在光子稀疏信道上实现纪录14.5比特每接收光子通信
光学
2025-08-11 v1
摘要
探索宇宙需要与地球通信，可能是直接路径，也可能是通过一系列接近天体的路径。微波波段传统上用于空间通信，但更高频率的电磁波（如光学频段）由于其显著降低的衍射损耗，能够更远地探测。给定数据率时，点对点光学通信的极限由接收信号功率和光子信息效率决定。后者衡量每个光子到达探测器时提取的比特数。随着空间中距离的增加，导致路径损耗增大，能够实现最高光子信息效率的系统将决定通信可实现的最远距离。我们在此报告了在光学频段实现光子信息效率纪录性的14.5比特每接收光子（或17.8比特每检测光子），经87.5 dB衰减后。以能量比特计，这相当于每比特8.84 zeptojoules，或1550 nm处0.069 光子每比特。据我们了解，这是光学频段上实现的最高光子信息效率或最低能量比特检测系统。这种灵敏的检测系统将为广泛应用提供前景。
引用
@article{arxiv.2501.13356,
title = {Communicating at a record 14.5 bits per received photon through a photon-starved channel},
author = {Sai Kanth Dacha and Rene-Jean Essiambre and Alexei Ashikhimin and Andrea Blanco-Redondo and Frank R. Kschischang and Konrad Banaszek and Yuanhang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.13356},
year = {2025}
}