論文の概要: Single Photon Quantum Ranging: When Sequential Decoding Meets High Dimensional Entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.13045v2
• Date: Wed, 5 Jun 2024 18:41:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-08 00:49:21.097151
• Title: Single Photon Quantum Ranging: When Sequential Decoding Meets High Dimensional Entanglement
• Title（参考訳）: 単一光子量子ランキング:シークエンシャルデコーディングが高次元エンタングルメントに遭遇する
• Authors: Armanpreet Pannu, Han Liu, Amr S. Helmy, Hesham El Gamal,
• Abstract要約: モードごとの低雑音レベルと低反射率状態における量子レンジ問題について考察する。 本稿では,送信機における高次元時間ビン絡み合わせと検出器における逐次決定規則を慎重に構成する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.507681330671019
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We consider the quantum ranging problem in the low noise level per mode and low reflectivity (high loss) regime. We focus on single photon transmission strategies and propose a novel approach that combines high dimensional time-bin entanglement at the transmitter with a carefully constructed sequential decision rule at the detector. Our analytical results establish the significant performance gains that can be leveraged from this approach in a range of operating parameters, as compared to the single photon classical approach, the two-mode squeezed vacuum ranging scheme proposed earlier, and even the block-based classical scheme. One can attribute this performance gain to 1) the ability of the high dimensional time-bin entangled signaling to offer a very fine range resolution with a single transmitted photon and 2) the ability of the sequential decision rule to minimize the average number of transmitted photon subject to a constraint on the probability of error. While our analysis is limited to the low energy/low noise regime, we conjecture that the proposed approach's superior performance extends to a wider range of scenarios which should motivate further analytical and experimental investigations.
• Abstract（参考訳）: モード毎の低雑音レベルと低反射率(高損失)状態における量子レンジ問題について考察する。 本稿では, 単一光子伝送戦略に焦点をあて, 送信機における高次元時間ビン絡み合わせと検出器における逐次決定ルールを慎重に構成した新しい手法を提案する。 解析結果から, 単一光子古典法, 従来提案されていた2モード圧縮真空レンジリング法, ブロックベースの古典的スキームなどと比較して, この手法から, 様々な操作パラメータで活用できる重要な性能向上が得られた。 このパフォーマンス向上は、 1)高次元時間ビン絡み合わされた信号が単一の光子と非常に微細な範囲分解能を提供する能力 2) 逐次決定規則は, 誤差の確率に制約のある送信光子の平均個数を最小化する。 分析は低エネルギー/低騒音に限られるが、提案手法の優れた性能はより広い範囲のシナリオにまで拡張され、さらなる解析的および実験的研究の動機となるだろうと推測する。

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