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美科学家突破光通信中的标准量子极限

时间:2019-08-15 19:05:19 来源:互联网 阅读:0次

  由于固有噪声的存在,人们很难或者完全不可能从微弱信号(例如,孩子的 游戏或者中的微弱信号)中提取有意义的信息。现在,美国联合量子研究所(JQI)的科学家们发明了一种新方法,可将量的误码率降低到标准量子极限以下,从而实现更高效的通信(Nature Photon, doi: 10.1038/nphoton.2012.316)。

  JQI博士后研究员Francisco Elohim Becerra指出,一台理想的、效率为100%的可以识别那些低于标准量子极限(一个特定的限度的误差率)的非正交相干态。通过在光的多个相位中对数据进行编码,科学家们能够将更多的信息编码成一个信号,但是,态或者相位的数目越多,接收器越难于识别,特别是对低强度信号而言。

  为了 突破 标准量子极限,JQI研究小组设计了一个自适应反馈系统,对输入信号的相位进行多次测量。

  实验装置包含:波长为633 nm的脉冲He-Ne激光器,用于提供输入信号;波长为780 nm的连续激光器,用于提供参考信号;配有分束器的马赫曾特干涉仪;单模;单光子探测器以及现场可编程门阵列。实验中,研究人员测量了正交移相键控的格式中区分4个态时出现的实验误码率。对于理想接收器而言,误码率为6 dB,低于标准量子极限;而对于效率为72%的实际探测器来说,误码率为13 dB,同样也低于量子极限。

  Becerra说,该技术在应用于通信络之前,还有很多工作需要去做。他和同事们将研究如何在4个以上的态中实现该技术,以及如何实现该技术与其他数据运载方案(如,正交幅度调制)的整合。

  来源:中国光学期刊 Kevin译自

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