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    Amplification des communications par fibre optique avec un récepteur avancé à amélioration quantique

    Illustration montrant comment la détection de photon unique est utilisée pour la rétroaction. Une fois les paramètres corrects pour le faisceau de référence définis, l'état d'entrée est éteint. Crédit :Ivan Burenkov

    La technologie de la fibre optique est le Saint Graal de la haute vitesse, télécommunications longue distance. Toujours, avec la croissance exponentielle continue du trafic internet, les chercheurs mettent en garde contre un resserrement des capacités.

    Dans AVS Science Quantique , des chercheurs du National Institute of Standards and Technology et de l'Université du Maryland montrent comment les récepteurs à amélioration quantique pourraient jouer un rôle essentiel pour relever ce défi.

    Les scientifiques ont développé une méthode pour améliorer les récepteurs basée sur les propriétés de la physique quantique afin d'augmenter considérablement les performances du réseau tout en réduisant considérablement le taux d'erreur binaire (EBR) et la consommation d'énergie.

    La technologie de la fibre optique repose sur des récepteurs pour détecter les signaux optiques et les convertir en signaux électriques. Le procédé de détection conventionnel, en grande partie en raison de fluctuations aléatoires de la lumière, produit un "bruit de tir, ' qui diminue la capacité de détection et augmente l'EBR.

    Pour pallier ce problème, les signaux doivent être continuellement amplifiés à mesure que la lumière pulsée s'affaiblit le long du câble optique, mais il y a une limite au maintien d'une amplification adéquate lorsque les signaux deviennent à peine perceptibles.

    Il a été démontré que les récepteurs améliorés quantiques qui traitent jusqu'à deux bits d'informations classiques et peuvent surmonter le bruit de grenaille améliorent la précision de la détection dans les environnements de laboratoire. Dans ces récepteurs quantiques et d'autres, un faisceau de référence séparé avec un retour de détection de photon unique est utilisé de sorte que l'impulsion de référence annule finalement le signal d'entrée pour éliminer le bruit de grenaille.

    Le récepteur amélioré des chercheurs, cependant, peut décoder jusqu'à quatre bits par impulsion, car il distingue mieux les différents états d'entrée.

    Pour réaliser une détection plus efficace, ils ont développé une méthode de modulation et mis en œuvre un algorithme de rétroaction qui tire parti des temps exacts de détection d'un seul photon. Toujours, aucune mesure n'est parfaite, mais le nouveau système de communication conçu de manière holistique donne en moyenne des résultats de plus en plus précis.

    "Nous avons étudié la théorie des communications et les techniques expérimentales des récepteurs quantiques pour proposer un protocole de télécommunication pratique qui tire le meilleur parti de la mesure quantique, " a déclaré l'auteur Sergey Polyakov. " Avec notre protocole, parce que nous voulons que le signal d'entrée contienne le moins de photons possible, nous maximisons les chances que l'impulsion de référence se mette au bon état après la toute première détection de photons, donc à la fin de la mesure, l'EBR est minimisé."


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