Демонстрационная система высокоскоростной высокочувствительной фотонно-счётной связи со скоростью 500 Мбит/с

Предложена и продемонстрирована высокоскоростная фотонная система связи с высокой чувствительностью, основанная на массиве из 16 сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов (SNSPD). Система объединяет высокоскоростную передачу коротких оптических импульсов с высокоскоростным многоканальным обнаружением и приёмом сигналов. Эффективность системы повышена за счёт предложенных методов коррекции логарифмического отношения правдоподобия для каналов и высокоскоростной синхронизации временных слотов. Экспериментальные результаты демонстрируют высокую чувствительность к фотонам и высокую скорость связи. При эффективной скорости передачи информации до 500 Мбит/с вероятность битовой ошибки после декодирования составляет менее 10⁻⁷; чувствительность по входному сигналу — 1,78 фотона/бит, а чувствительность при детектировании — 0,97 фотона/бит. Кроме того, система сохраняет характеристики вероятности битовой ошибки в замкнутом контуре в динамическом диапазоне не менее 1,8 дБ выше этого уровня входного сигнала, что подтверждает высокие характеристики и надёжность системы в целом. Система также поддерживает интерфейсы Ethernet 10G/40G, обеспечивая передачу данных временных меток между платами от преобразователя временных интервалов в цифровой код (TDC) к программируемой пользователем вентильной матрице (FPGA) со скоростью от 300 миллионов до 1,2 миллиарда временных меток в секунду. Это указывает на потенциал быстрой аппаратной реализации системы в реальном времени. Представленная демонстрационная система может послужить основой для разработки будущих высокоскоростных систем фотонно-счётной связи, работающих в реальном времени.