論文の概要: Quantum computer-enabled receivers for optical communication
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.15914v1
- Date: Wed, 27 Sep 2023 18:00:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-29 19:20:24.894617
- Title: Quantum computer-enabled receivers for optical communication
- Title（参考訳）: 光通信用量子コンピュータ対応受信機
- Authors: John Crossman, Spencer Dimitroff, Lukasz Cincio, Mohan Sarovar
- Abstract要約: コヒーレントトランシーバーは、位相変調および振幅変調された光信号を使用して、送信パルス当たりのより多くの情報を符号化する。
このような符号化方式は高い情報密度を実現するが、信号状態の識別にはより複雑な受信機が必要となる。
本稿では、コヒーレント光パルスから超伝導量子ビット状態への位相情報のオプティメカルトランスダクションにより、従来のパルス検出受信機を超越したエラー確率を持つ通信符号語を共同検出する方法について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.44241702149260353
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Optical communication is the standard for high-bandwidth information transfer
in today's digital age. The increasing demand for bandwidth has led to the
maturation of coherent transceivers that use phase- and amplitude-modulated
optical signals to encode more bits of information per transmitted pulse. Such
encoding schemes achieve higher information density, but also require more
complicated receivers to discriminate the signaling states. In fact, achieving
the ultimate limit of optical communication capacity, especially in the low
light regime, requires coherent joint detection of multiple pulses. Despite
their superiority, such joint detection receivers are not in widespread use
because of the difficulty of constructing them in the optical domain. In this
work we describe how optomechanical transduction of phase information from
coherent optical pulses to superconducting qubit states followed by the
execution of trained short-depth variational quantum circuits can perform joint
detection of communication codewords with error probabilities that surpass all
classical, individual pulse detection receivers. Importantly, we utilize a
model of optomechanical transduction that captures non-idealities such as
thermal noise and loss in order to understand the transduction performance
necessary to achieve a quantum advantage with such a scheme. We also execute
the trained variational circuits on an IBM-Q device with the modeled transduced
states as input to demonstrate that a quantum advantage is possible even with
current levels of quantum computing hardware noise.
- Abstract（参考訳）: 光通信は、今日のデジタル時代の高帯域情報転送の標準である。
帯域幅の需要の増加により、位相変調および振幅変調された光信号を用いて送信パルス毎により多くの情報を符号化するコヒーレントトランシーバが成熟する。
このような符号化方式は高い情報密度を達成するが、信号状態の判別にはより複雑な受信機が必要である。
実際、光通信能力の究極の限界を達成するには、特に低光領域において、複数のパルスのコヒーレントなジョイント検出が必要である。
このような関節検出受信機は、その優位性にもかかわらず、光学領域で構築することが困難であるため、広くは使われていない。
本研究では、コヒーレント光パルスから超伝導量子ビット状態への位相情報の最適変換と、訓練された短深変分量子回路の実行により、古典的な個々のパルス検出受信機を超越したエラー確率を持つ通信コードワードの同時検出を行う方法について述べる。
重要な点は,熱雑音や損失などの非理想を捉えた光機械変換のモデルを用いて,量子的な利点を達成するために必要な変換性能を理解することである。
また、IBM-Qデバイス上でトレーニングされた変分回路を入力として実行し、現在の量子コンピューティングハードウェアのノイズレベルにおいても量子優位性が可能であることを示す。
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