A tecnologia de fibra óptica é o Santo Graal da alta velocidade, telecomunicações de longa distância. Ainda, com o crescimento exponencial contínuo do tráfego da Internet, pesquisadores estão alertando para uma crise de capacidade.

No AVS Quantum Science , pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia e da Universidade de Maryland mostram como os receptores aprimorados quânticos podem desempenhar um papel crítico na abordagem desse desafio.

Os cientistas desenvolveram um método para aprimorar os receptores com base nas propriedades da física quântica 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 óptica depende de receptores para detectar sinais ópticos e convertê-los em sinais elétricos. O processo de detecção convencional, em grande parte como resultado de flutuações de luz aleatórias, produz 'ruído de tiro, 'que diminui a capacidade de detecção e aumenta o EBR.

Para acomodar este problema, os sinais devem ser amplificados continuamente conforme a luz pulsante se torna mais fraca ao longo do cabo óptico, mas há um limite para manter a amplificação adequada quando os sinais se tornam quase imperceptíveis.

Foi demonstrado que os receptores aprimorados por quantum que processam até dois bits de informações clássicas e podem superar o ruído de disparo melhoram a precisão da detecção em ambientes de laboratório. Nestes e em outros receptores quânticos, um feixe de referência separado com realimentação de detecção de fóton único é usado para que o pulso de referência cancele o sinal de entrada para eliminar o ruído de disparo.

O receptor aprimorado dos pesquisadores, Contudo, pode decodificar até quatro 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 método de modulação e implementaram um algoritmo de feedback que aproveita os tempos exatos de detecção de fóton único. Ainda, nenhuma medida é perfeita, 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 quânticos para chegar a um protocolo de telecomunicações prático que tire o máximo proveito da medição quântica, "disse o autor Sergey Polyakov." Com nosso protocolo, porque queremos que o sinal de entrada contenha o mínimo de fótons possível, maximizamos a chance de que o pulso de referência seja atualizado para o estado correto após a primeira detecção de fóton, então, no final da medição, o EBR é minimizado. "