Когда фотоны используются в качестве носителей квантовой информации для передачи данных, она часто искажается из-за флуктуаций окружающей среды. Они разрушают хрупкие квантовые состояния, необходимые для ее сохранения.
Исследователи из университета штата Луизиана (LSU) использовали машинное обучение для исправления искажения информации в квантовых системах, состоящих из фотонов. Опубликованная в Advanced Quantum Technologies работа продемонстрировала, что методы машинного обучения с использованием самообучающихся и саморазвивающихся функций искусственных нейронных сетей помогут исправить искаженную информацию. Новый результат превосходит традиционные протоколы, которые полагаются на обычную адаптивную оптику.
«Мы все еще находимся на довольно ранних стадиях понимания того, что методы машинного обучения могут сыграть роль в квантовой информатике, — объясняет женщина-доктор Сара Гэмбл, руководитель программы в Исследовательском офисе армии США (Армейская исследовательская лаборатория). — Результат команды — захватывающий шаг вперед в развитии этого понимания».
Для этого исследования команда использовала тип нейронной сети для коррекции искаженных пространственных мод света на однофотонном уровне.
«Случайное фазовое искажение — одна из самых больших проблем при использовании пространственных режимов света в широком спектре квантовых технологий, таких как квантовая связь, квантовая криптография и квантовое зондирование, — подчеркнул Нараян Бхусал, докторант LSU. — Наш метод чрезвычайно эффективен и экономичен по времени по сравнению с традиционными методами. Это захватывающее событие для будущего квантовых технологий в свободном пространстве».
Предоставлено: LSU
По словам исследовательской группы, эта умная квантовая технология демонстрирует возможность кодирования нескольких бит информации в одном фотоне в реалистичных протоколах связи, подверженных атмосферной турбулентности.
«Наша техника имеет огромное значение для оптической связи и квантовой криптографии — заключает Омар Маганья Лоайса, доцент физики LSU. — В настоящее время мы изучаем способы реализации нашей схемы машинного обучения в рамках инициативы Louisiana Optical Network Initiative, чтобы сделать ее более интеллектуальной, безопасной и квантовой».
Читать далее
Послушайте, как ровер НАСА Perseverance передвигается по Марсу
Физики создали аналог черной дыры и подтвердили теорию Хокинга. К чему это приведет?
Люди могут выдерживать очень низкие температуры даже без источников тепла
Флуктуация — любое случайное отклонение какой-либо величины. В квантовой механике — отклонение от среднего значения случайной величины, характеризующей систему из большого числа хаотично взаимодействующих частиц; такие отклонения вызываются тепловым движением частиц или квантовомеханическими эффектами.
Адаптивная оптика — раздел оптики, изучающий методы устранения нерегулярных искажений, возникающих при распространении света в неоднородной среде, с помощью управляемых оптических элементов.