Tecnologia Científica
Impulsionando as comunicações de fibra a³ptica com receptor avana§ado quantum aprimorado
A tecnologia de fibra a³ptica éo Santo Graal das telecomunicaçaµes de alta velocidade e longa distância. Ainda assim, com o crescimento exponencial contanuo do tra¡fego da Internet, os pesquisadores estãoalertando para uma crise de capacidade.
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American Institute of Physics - 20/04/2021
Ilustração que mostra como a detecção de fa³ton aºnico éusada para feedback. Uma vez que os parametros corretos para o feixe de referaªncia são estabelecidos, o estado de entrada éextinto. Crédito: Ivan Burenkov
A tecnologia de fibra a³ptica éo Santo Graal das telecomunicações de alta velocidade e longa distância. Ainda assim, com o crescimento exponencial contanuo do tra¡fego da Internet, os pesquisadores estãoalertando para uma crise de capacidade.
Em AVS Quantum Science , pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e da Universidade de Maryland mostram como os receptores aprimorados qua¢nticos podem desempenhar um papel crítico na abordagem desse desafio.
Os cientistas desenvolveram um manãtodo para aprimorar os receptores com base nas propriedades da física qua¢ntica para aumentar drasticamente o desempenho da rede, reduzindo significativamente a taxa de bits de erro (EBR) e o consumo de energia.
A tecnologia de fibra a³ptica depende de receptores para detectar sinais a³pticos e convertaª-los em sinais elanãtricos . O processo de detecção convencional, em grande parte como resultado de flutuações aleata³rias de luz, produz 'ruado de disparo', que diminui a capacidade de detecção e aumenta o EBR.
Para acomodar esse problema, os sinais devem ser amplificados continuamente conforme a luz pulsante se torna mais fraca ao longo do cabo a³ptico , mas háum limite para manter a amplificação adequada quando os sinais se tornam quase imperceptaveis.
Foi demonstrado que os receptores aprimorados por quantum que processam atédois bits de informações cla¡ssicas e podem superar o ruado de disparo melhoram a precisão da detecção em ambientes de laboratório. Nestes e em outros receptores qua¢nticos, um feixe de referaªncia separado com realimentação de detecção de fa³ton aºnico éusado para que o pulso de referaªncia cancele o sinal de entrada para eliminar o ruado de disparo.
"Estudamos a teoria das comunicações e as técnicas experimentais de receptores qua¢nticos para chegar a um protocolo de telecomunicações prático que tire o ma¡ximo proveito da medição qua¢ntica", disse o autor Sergey Polyakov. "Com nosso protocolo, porque queremos que o sinal de entrada contenha o manimo possível de fa³tons, maximizamos a chance de que o pulso de referaªncia seja atualizado para o estado correto após a primeira detecção de fa³ton, portanto, no final da medição, o EBR éminimizado. "
O receptor aprimorado dos pesquisadores , no entanto, pode decodificar atéquatro bits por pulso, porque faz um trabalho melhor ao distinguir entre os diferentes estados de entrada.
Para realizar uma detecção mais eficiente, eles desenvolveram um manãtodo de modulação e implementaram um algoritmo de feedback que aproveita os tempos exatos de detecção de fa³ton aºnico. Ainda assim, nenhuma medição éperfeita, mas o novo sistema de comunicação projetado holisticamente produz resultados cada vez mais precisos em média.
"Estudamos a teoria das comunicações e as técnicas experimentais de receptores qua¢nticos para chegar a um protocolo de telecomunicações prático que tire o ma¡ximo proveito da medição qua¢ntica", disse o autor Sergey Polyakov. "Com nosso protocolo, porque queremos que o sinal de entrada contenha o manimo possível de fa³tons, maximizamos a chance de que o pulso de referaªncia seja atualizado para o estado correto após a primeira detecção de fa³ton, portanto, no final da medição, o EBR éminimizado. "
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