Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


10.01.2013

Стандартный квантовый предел можно обойти

Оптическая связь, с одной стороны, значительно перспективнее использующей радиоволны, а с другой — страдает от ряда ограничений. Передача информации при помощи различных фаз световых волн, к примеру, серьёзно лимитирована стандартным квантовым пределом (СКП). Но его, возможно, удастся обойти.

Адаптивные приёмники показали такую низкую вероятность ошибочного приёма, которая прежде считалась принципиально недостижимой. (Здесь и ниже иллюстрации JQI)
Адаптивные приёмники показали такую низкую вероятность ошибочного приёма, которая прежде считалась принципиально недостижимой. (Здесь и ниже иллюстрации JQI)

Сейчас оптическая связь для кодирования информации при помощи различных фаз световой волны использует волны с разностью фаз в 180°. Теоретически приёмники сигнала могут работать и с другими вариантами разности — в 0, 90, 180 и 270°. Это резко увеличило бы пропускную способность канала связи, если бы не одно «но». Фазовые состояния слегка перекрываются, что позволяет приёмнику ошибочно воспринимать состояние с фазой 180° как, к примеру, 270°.

Чтобы минимизировать ошибки, можно усилить мощность входящего сигнала (что, впрочем, увеличивает энергопотребление и стоимость системы) или улучшить приёмник, повысив его чувствительность.

Однако десятилетия попыток взять барьер повышенной чувствительности упирались в одно и то же препятствие — стандартный квантовый предел, тесно связанный с соотношением неопределённостей Гейзенберга и потому считавшийся непреодолимым, подобно силе тяготения. Постулировалось, что выше него чувствительность одиночного приёмника подняться уже не может.

Создан приёмник, делающий за то же время, что раньше требовалось на одно измерение, сразу несколько измерений фазового состояния входящей волны
Создан приёмник, делающий за то же время, что раньше требовалось на одно измерение, сразу несколько измерений фазового состояния входящей волны

Учёные из Национального института стандартов и технологий и Объединённого квантового института Мэрилендского университета в Колледж-Парке (оба — США) под руководством Франсиско Элохима Бесерры (Francisco Elohim Becerra) создали приёмник, делающий за то же время, что раньше требовалось на одно измерение, сразу несколько измерений фазового состояния входящей волны. При этом информация от первого из них используется для адаптации приёмника с целью повышения точности последующего. Этот адаптивный многостадийный приёмник применяет уже имеющиеся в продаже компоненты и потому лишь несколько дороже существующих решений.

Частота ошибок при интерпретации фаз входящей волны у него вчетверо меньше, чем теоретически позволяет СКП. Разумеется, ожидать внедрения новых приёмников в оптоволоконные сети уже завтра не приходится. Но потенциально они могут значительно увеличить пропускную способность оптических систем передачи информации и в то же время резко снизить их энергопотребление.

Любопытно и то, что отдалённо сходный принцип применялся в недавней попытке «обойти» принцип неопределённости Гейзенберга.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Photonics.

Подготовлено по материалам Объединённого квантового института Мэрилендского университета в Колледж-Парке.

Александр Березин


Источники:

  1. КОМПЬЮЛЕНТА




Пользовательского поиска




Пять неожиданных и грандиозных открытий физики

Мария Склодовская-Кюри - единственная в истории женщина, получившая две Нобелевские премии

Нобелевская премия по физике — 2017 - за решающий вклад в создание детектора LIGO и регистрацию гравитационных волн

Виталий Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике 2003 г.

Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2018
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru