論文の概要: Fundamental Limits of Thermal-noise Lossy Bosonic Multiple Access Channel

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.00139v2
• Date: Sun, 17 Jul 2022 16:11:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-07 02:07:32.542413
• Title: Fundamental Limits of Thermal-noise Lossy Bosonic Multiple Access Channel
• Title（参考訳）: 熱雑音損失ボソニック多重アクセスチャンネルの基本限界
• Authors: Evan J.D. Anderson and Boulat A. Bash
• Abstract要約: ボソニックチャネルは、光学、マイクロ波、ラジオ周波数などの多くの実用的な通信リンクを量子力学的に記述する。 本研究では,環境が付加した熱雑音の存在下でのボソニック多重アクセスチャネル(MAC)の最大速度について検討した。 さらに、送信機におけるコヒーレントな状態の使用は、高い平均光子数と低い平均光子数の限界において、キャパシティを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2792576041526287
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Bosonic channels describe quantum-mechanically many practical communication links such as optical, microwave, and radiofrequency. We investigate the maximum rates for the bosonic multiple access channel (MAC) in the presence of thermal noise added by the environment and when the transmitters utilize Gaussian state inputs. We develop an outer bound for the capacity region for the thermal-noise lossy bosonic MAC. We additionally find that the use of coherent states at the transmitters is capacity-achieving in the limits of high and low mean input photon numbers. Furthermore, we verify that coherent states are capacity-achieving for the sum rate of the channel. In the non-asymptotic regime, when a global mean photon-number constraint is imposed on the transmitters, coherent states are the optimal Gaussian state. Surprisingly however, the use of single-mode squeezed states can increase the capacity over that afforded by coherent state encoding when each transmitter is photon number constrained individually.
• Abstract（参考訳）: ボソニックチャネルは、光学、マイクロ波、電波といった多くの実用的な通信リンクを量子力学的に記述する。 本研究では,環境が付加する熱雑音の存在下でのボソニック多重アクセスチャネル(MAC)の最大速度と,ガウス状態入力を利用した送信機について検討する。 我々は,熱ノイズ損失ボソニックmacの容量領域の外側境界を開発した。 さらに、送信機におけるコヒーレントな状態の使用は、高い平均光子数と低い平均光子数の限界において、キャパシティを実現する。 さらに,コヒーレント状態がチャネルの総和率の容量特性であることを検証した。 非漸近的状態において、グローバル平均光子数制約が送信機に課されるとき、コヒーレント状態は最適ガウス状態である。 しかし驚くべきことに、シングルモードのスクイーズ状態を使用することで、各送信機が光子数を個々に制限した場合、コヒーレントな状態エンコーディングによって与えられる容量を増加させることができる。

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