美科学家突破光通信中的标准量子极限

2/25/2013，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“电话”游戏或者光网络中的微弱信号）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，可将量子系统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%的接收器可以识别那些低于标准量子极限（一个特定的最低限度的误差率）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；单模光纤；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网络之前，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：中国光学期刊网 Kevin译自www.osa-opn.org