論文の概要: Squeezing-enhanced communication without a phase reference
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.06522v4
- Date: Thu, 16 Dec 2021 20:41:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-16 00:39:57.400244
- Title: Squeezing-enhanced communication without a phase reference
- Title（参考訳）: 位相参照のないスクイージング強化通信
- Authors: Marco Fanizza, Matteo Rosati, Michalis Skotiniotis, John Calsamiglia,
Vittorio Giovannetti
- Abstract要約: 量子ガウス状態を用いた古典情報を有限デコヒーレンス時間で位相ノイズチャネルの族上で伝達する問題について検討する。
この問題は、一般に位相ノイズが制限因子として考慮される自由空間と光ファイバにおける長距離通信に関係している。
参照フレームを確立するためにエネルギーの一部を使用することは、大エネルギーでも準最適であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4499092754102874
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We study the problem of transmitting classical information using quantum
Gaussian states on a family of phase-noise channels with a finite decoherence
time, such that the phase-reference is lost after $m$ consecutive uses of the
transmission line. This problem is relevant for long-distance communication in
free space and optical fiber, where phase noise is typically considered as a
limiting factor. The Holevo capacity of these channels is always attained with
photon-number encodings, challenging with current technology. Hence for
coherent-state encodings the optimal rate depends only on the total-energy
distribution and we provide upper and lower bounds for all $m$, the latter
attainable at low energies with on/off modulation and photodetection. We
generalize this lower bound to squeezed-coherent encodings, exhibiting for the
first time to our knowledge an unconditional advantage with respect to any
coherent encoding for $m=1$ and a considerable advantage with respect to its
direct coherent counterpart for $m>1$. This advantage is robust with respect to
moderate attenuation, and persists in a regime where Fock encodings with up to
two-photon states are also suboptimal. Finally, we show that the use of part of
the energy to establish a reference frame is sub-optimal even at large
energies. Our results represent a key departure from the case of
phase-covariant Gaussian channels and constitute a proof-of-principle of the
advantages of using non-classical, squeezed light in a motivated communication
setting.
- Abstract（参考訳）: 量子ガウス状態を用いた古典的な情報を有限デコヒーレンス時間で位相ノイズチャネルの族上で伝達する問題について検討し,伝送線路の連続使用後に位相参照が失われるようにした。
この問題は、一般に位相雑音が制限要因であると考えられる自由空間と光ファイバの長距離通信に関係している。
これらのチャネルのホールボ容量は常に光子数エンコーディングによって達成され、現在の技術に挑戦している。
したがって、コヒーレント状態エンコーディングでは、最適レートは全エネルギー分布のみに依存し、全ての$m$に対して上限と下限を提供し、後者はオン/オフ変調と光検出を伴う低エネルギーで達成できる。
我々は、この下限を圧縮されたコヒーレントエンコーディングに一般化し、初めて我々の知識に対して、$m=1$のコヒーレントエンコーディングに対して無条件のアドバンテージを示し、その直接コヒーレントエンコーディングに対して$m>1$という大きなアドバンテージを示す。
この利点は適度な減衰に対して堅牢であり、フォックが最大2光子状態の符号化も準最適であるような状態に留まる。
最後に, 参照フレームの確立におけるエネルギーの一部の使用は, 大エネルギーにおいても最適ではないことを示す。
本研究は,位相共変ガウスチャネルを出発点とし,モチベーション通信環境において非古典的・圧縮光を用いた場合の原理実証を行うものである。
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