論文の概要: High-Dimensional Bell States: A Paradigm Shift for Quantum Illumination
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.08005v1
- Date: Wed, 10 Jul 2024 19:19:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-12 21:39:04.193870
- Title: High-Dimensional Bell States: A Paradigm Shift for Quantum Illumination
- Title（参考訳）: 高次元ベル状態:量子照明のパラダイムシフト
- Authors: Armanpreet Pannu, Amr S. Helmy, Hesham El Gamal,
- Abstract要約: 本稿では、量子照明(QI)の性能を離散変数状態で特徴付けるというオープンな問題を解く。
M rightarrow infty$の極限では、最大絡み合った$M$モードベル状態は最適な性能を達成し、ハイノイズ状態において2モードの圧縮真空と一致し、低ノイズ状態においてそれを超える。
この利点は、光系の環境との相互作用が絡み合いを損なうと信じられているため、パラダイムシフトの発見であるベル状態における絡み合いの維持に由来する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3654846342364308
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This paper solves the open problem of characterizing the performance of quantum illumination (QI) with discrete variable states. By devising a novel quantum measurement approach along with meticulous analysis, our investigation demonstrates that, in the limit as $M \rightarrow \infty$, the maximally entangled $M$ mode Bell state achieves optimal performance, matching the two-mode squeezed vacuum in a high-noise regime and exceeding it in low-noise. This result challenges the dominance of continuous variable states in photonic sensing applications and extends the novelty of QI to regimes where no quantum advantage was believed to exist. A closer analysis reveals that this advantage stems from retained entanglement in the transmitted Bell state, a paradigm-shifting discovery since interaction with the environment in optical systems is believed to break entanglement. The complete mathematical analysis of this work provides granular insights into the interaction between photonic systems and environmental noise, motivating further research into discrete variable quantum sensing.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、量子照明(QI)の性能を離散変数状態で特徴付けるというオープンな問題を解く。
新たな量子計測手法と精巧な分析法を考案することにより,最大絡み合った$M$モードベル状態は,高雑音下での2モード圧縮真空と一致し,低雑音で超過することを示す。
この結果は、フォトニックセンシング応用における連続的変動状態の優位性に挑戦し、QIの新規性は、量子的優位性が存在しないと信じられているレジームにまで拡張される。
この利点は、光系の環境との相互作用が絡み合いを損なうと信じられているため、パラダイムシフトの発見であるベル状態における絡み合いの維持に由来する。
この研究の完全な数学的分析は、フォトニックシステムと環境ノイズの相互作用に関する詳細な洞察を与え、離散変数量子センシングに関するさらなる研究を動機付けている。
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