論文の概要: Time-frequency optical filtering: efficiency vs. temporal-mode
discrimination in incoherent and coherent implementations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.09280v2
- Date: Sun, 27 Sep 2020 20:18:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 08:08:03.056085
- Title: Time-frequency optical filtering: efficiency vs. temporal-mode
discrimination in incoherent and coherent implementations
- Title（参考訳）: 時間周波数光フィルタリング:非コヒーレントおよびコヒーレントな実装における時間モード識別の効率比較
- Authors: Michael G. Raymer and Konrad Banaszek
- Abstract要約: アナログ信号の時間周波数(TF)フィルタリングは、電波通信の発展において重要な役割を担っている。
光時間周波数(TF)フィルタを設計して、ターゲット時間モード(TM)を通過させ、TF検出ウィンドウの背景(ノイズ)光子を拒否するにはどうすればよいか?
コヒーレントTFフィルタリングの解法は量子パルスゲートとして知られており、従来のより一般的な方法は非コヒーレントスペクトルフィルタリングと時間ゲーティング操作によって実装されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Time-frequency (TF) filtering of analog signals has played a crucial role in
the development of radio-frequency communications, and is currently being
recognized as an essential capability for communications, both classical and
quantum, in the optical frequency domain. How best to design optical
time-frequency (TF) filters to pass a targeted temporal mode (TM), and to
reject background (noise) photons in the TF detection window? The solution for
coherent TF filtering is known, the quantum pulse gate, whereas the
conventional, more common method is implemented by a sequence of incoherent
spectral filtering and temporal gating operations. To compare these two
methods, we derive a general formalism for two-stage incoherent time frequency
filtering, finding expressions for signal pulse transmission efficiency, and
for the ability to discriminate TMs, which allows the blocking of unwanted
background light. We derive the tradeoff between efficiency and TM
discrimination ability, and find a remarkably concise relation between these
two quantities and the time-bandwidth product of the combined filters. We apply
the formalism to two examples, rectangular filters or Gaussian filters, both of
which have known orthogonal-function decompositions. The formalism can be
applied to any state of light occupying the input temporal mode, e.g.,
classical coherent-state signals or pulsed single photon states of light. We
point out implications in classical and quantum optical communications. As an
example, we study quantum key distribution, wherein strong rejection of
background noise is necessary to maintain a high quality of entanglement, while
high signal transmission is needed to ensure a useful key generation rate.
- Abstract（参考訳）: アナログ信号の時間周波数(TF)フィルタリングは、無線周波数通信の発展において重要な役割を担い、現在、光周波数領域における古典的および量子的な通信に不可欠な能力として認識されている。
光時間周波数(TF)フィルタを設計して、対象の時間モード(TM)を通過させ、TF検出ウィンドウの背景(ノイズ)光子を拒否するか?
コヒーレントTFフィルタリングの解法は量子パルスゲートとして知られており、従来のより一般的な方法は非コヒーレントスペクトルフィルタリングと時間ゲーティング操作によって実装されている。
これら2つの手法を比較するために,2段階の非コヒーレント時間周波数フィルタリング,信号パルス伝送効率の表現,および不要な背景光の遮断を可能にするTMを識別する能力の一般化を導出する。
我々は効率とTM識別能力のトレードオフを導出し、これらの2つの量と組み合わせたフィルタの時間帯域積との間に著しく簡潔な関係を見出す。
直交関数分解が知られている矩形フィルタとガウスフィルタの2つの例に形式主義を適用する。
この定式化は、例えば古典的コヒーレント状態信号や光のパルス単一光子状態などの入力時モードを占める光の状態に適用することができる。
古典的および量子的光通信における影響を指摘する。
例えば、高いエンタングルメントを維持するためには背景雑音の強い拒絶が必要であり、有用な鍵生成率を確保するためには高い信号伝送が必要である量子鍵分布の研究を行う。
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