論文の概要: Gaussian Quantum Illumination via Monotone Metrics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.07498v1
- Date: Wed, 15 Feb 2023 07:13:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 15:44:14.461651
- Title: Gaussian Quantum Illumination via Monotone Metrics
- Title（参考訳）: モノトンメートル法によるガウス量子照明
- Authors: Dong Hwan Kim, Yonggi Jo, Duk Y. Kim, Taek Jeong, Jihwan Kim, Nam Hun
Park, Zaeill Kim, Su-Yong Lee
- Abstract要約: 固定信号平均光子数を持つガウス状態のうち, 2モード圧縮真空(TMSV)状態が最適プローブであることを示す。
第3に、コヒーレント状態に打ち勝つための効率的なアイドラーメモリを作成し、信号パワー、バックグラウンドノイズ、アイドラーメモリノイズの観点から、アイドラーメモリの透過率を解析的に制限することの重要性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.626330159001871
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum illumination is to discern the presence or absence of a low
reflectivity target, where the error probability decays exponentially in the
number of copies used. When the target reflectivity is small so that it is hard
to distinguish target presence or absence, the exponential decay constant falls
into a class of objects called monotone metrics. We evaluate monotone metrics
restricted to Gaussian states in terms of first-order moments and covariance
matrix. Under the assumption of a low reflectivity target, we explicitly derive
analytic formulae for decay constant of an arbitrary Gaussian input state.
Especially, in the limit of large background noise and low reflectivity, there
is no need of symplectic diagonalization which usually complicates the
computation of decay constants. First, we show that two-mode squeezed vacuum
(TMSV) states are the optimal probe among pure Gaussian states with fixed
signal mean photon number. Second, as an alternative to preparing TMSV states
with high mean photon number, we show that preparing a TMSV state with low mean
photon number and displacing the signal mode is a more experimentally feasible
setup without degrading the performance that much. Third, we show that it is of
utmost importance to prepare an efficient idler memory to beat coherent states
and provide analytic bounds on the idler memory transmittivity in terms of
signal power, background noise, and idler memory noise. Finally, we identify
the region of physically possible correlations between the signal and idler
modes that can beat coherent states.
- Abstract（参考訳）: 量子照明は低い反射率のターゲットの有無を識別することであり、誤差確率は使用するコピー数で指数関数的に減少する。
目標反射率が小さいとき、目標の存在や不在を区別することが難しいとき、指数減衰定数はモノトーン計量と呼ばれる対象のクラスに該当する。
我々は一階モーメントと共分散行列の観点からガウス状態に制限された単調計量を評価する。
低反射率目標の仮定の下で、任意のガウス入力状態の減衰定数の解析式を明示的に導出する。
特に、大きな背景雑音と低い反射率の限界において、通常減衰定数の計算を複雑にするシンプレクティック対角化は不要である。
まず,固定信号平均光子数を持つ純ガウス状態のうち,2モード圧縮真空(TMSV)状態が最適プローブであることを示す。
第2に, 平均光子数の高いTMSV状態を作成する代わりに, 平均光子数が少ないTMSV状態を作成し, 信号モードを分解する方が, 性能を劣化させることなく, より実験的に実現可能であることを示す。
第3に、コヒーレント状態を打ち負かす効率的なアイドラーメモリを用意し、信号パワー、バックグラウンドノイズ、アイドラーメモリノイズの観点からアイドラーメモリ透過率の解析的境界を与えることが最も重要であることを示す。
最後に、コヒーレント状態に打ち勝つことができる信号とアイドラーモードの間の物理的に可能な相関領域を同定する。
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