論文の概要: Physical Layer Aspects of Quantum Communications: A Survey

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.09244v1
• Date: Fri, 12 Jul 2024 13:16:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-15 23:28:21.027721
• Title: Physical Layer Aspects of Quantum Communications: A Survey
• Title（参考訳）: 量子通信の物理層的側面:サーベイ
• Authors: Seid Koudia, Leonardo Oleynik, Mert Bayraktar, Junaid ur Rehman, Symeon Chatzinotas,
• Abstract要約: 量子通信システムは、分散量子コンピューティング、分散量子センシング、およびいくつかの暗号プロトコルの形式で独自のアプリケーションをサポートする。 これらの通信システムの主要なイネーブルは、未知の量子状態を高速かつ忠実に転送できる効率的なインフラである。 古典的世界と量子的世界の間には根本的な違いがあるが、量子通信システムでも有益であることが証明される普遍的なコミュニケーション概念が存在する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.406787669796184
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum communication systems support unique applications in the form of distributed quantum computing, distributed quantum sensing, and several cryptographic protocols. The main enabler in these communication systems is an efficient infrastructure that is capable to transport unknown quantum states with high rate and fidelity. This feat requires a new approach to communication system design which efficiently exploits the available physical layer resources, while respecting the limitations and principles of quantum information. Despite the fundamental differences between the classic and quantum worlds, there exist universal communication concepts that may proven beneficial in quantum communication systems as well. In this survey, the distinctive aspects of physical layer quantum communications are highlighted in a attempt to draw commonalities and divergences between classic and quantum communications. More specifically, we begin by overviewing the quantum channels and use cases over diverse optical propagation media, shedding light on the concepts of crosstalk and interference. Subsequently, we survey quantum sources, detectors, channels and modulation techniques. More importantly, we discuss and analyze spatial multiplexing techniques, such as coherent control, multiplexing, diversity and MIMO. Finally, we identify synergies between the two communication technologies and grand open challenges that can be pivotal in the development of next-generation quantum communication systems.
• Abstract（参考訳）: 量子通信システムは、分散量子コンピューティング、分散量子センシング、およびいくつかの暗号プロトコルの形式で独自のアプリケーションをサポートする。 これらの通信システムの主な有効性は、未知の量子状態の転送を高速かつ忠実に行える効率的なインフラである。 この偉業は、量子情報の制限と原則を尊重しつつ、利用可能な物理層資源を効率的に活用する通信システム設計への新しいアプローチを必要とする。 古典的世界と量子的世界の間には根本的な違いがあるが、量子通信システムでも有益であることが証明される普遍的なコミュニケーション概念が存在する。 本調査では,古典的通信と量子的通信の共通点と相違点を引き出す試みとして,物理層量子通信の特異な側面を強調した。 具体的には、さまざまな光伝搬媒体上での量子チャネルとユースケースの概要を説明し、クロストークと干渉の概念に光を当てることから始める。 その後、量子源、検出器、チャネル、変調技術を調査した。 さらに,コヒーレント制御,多重化,多様性,MIMOといった空間多重化技術について議論し,分析する。 最後に,2つの通信技術間の相乗効果と,次世代の量子通信システムの開発において重要な課題を明らかにする。

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