論文の概要: On Interstellar Quantum Communication and the Fermi Paradox
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02445v1
- Date: Mon, 5 Aug 2024 13:11:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-06 13:37:05.800347
- Title: On Interstellar Quantum Communication and the Fermi Paradox
- Title（参考訳）: 恒星間量子通信とフェルミパラドックスについて
- Authors: Latham Boyle,
- Abstract要約: 恒星間チャネルの周波数容量を$Q$で解析する。
地球上の直径$D$とProxima Centauriの2つの望遠鏡の場合、これはD>100,km$!
これは、信頼できる一方通行の量子通信を可能にするための技術的しきい値である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Since it began \cite{CocconiMorrison}, the search for extraterrestrial intelligence (SETI) has focused on interstellar \emph{classical} communication. Recently, Berera \cite{Berera:2020rpl} pointed out that, at certain frequencies, photon qubits can retain their quantum coherence over interstellar (and even intergalactic) distances, raising the prospect of interstellar \emph{quantum} communication. This is an intriguing possibility, since quantum communication permits certain tasks that would be impossible with classical communication, and allow exponential speed-ups for others. (We suggest some motivations in the interstellar context.) But quantum coherence alone is not sufficient for quantum communication: here, for the first time, we analyze the \emph{quantum capacity} $Q$ of an interstellar channel. We point out that, to have non-zero quantum capacity $Q>0$, interstellar communication over a distance $L$ must use wavelengths $\lambda < 26.5\,cm$ (to avoid depolarization by the cosmic microwave background), and \emph{enormous} telescopes of effective diameter $D>0.78\sqrt{\lambda L}$ (to satisfy quantum erasure constraints). For example, for two telescopes of diameter $D$ on Earth and Proxima Centauri, this implies $D>100\,km$! This is a technological threshold that remains to be crossed in order for reliable one-way quantum communication to become possible, and suggests a fundamental new resolution of the Fermi paradox.
- Abstract（参考訳）: 開始以来、地球外知能(SETI)の探索は星間通信に焦点を当ててきた。
最近、Berera \cite{Berera:2020rpl} は、ある周波数において、光子量子ビットは恒星間距離(および銀河間距離)の量子コヒーレンスを保ち、恒星間量子通信の見通しを高めることを指摘した。
量子通信は古典的な通信では不可能なタスクを許容し、他の通信では指数的なスピードアップを可能にするため、これは興味深い可能性である。
(星間文脈におけるモチベーションをいくつか提案する。)
しかし、量子コヒーレンスだけでは量子通信には不十分である。ここで初めて、恒星間チャネルの「emph{quantum capacity} $Q$」を分析する。
非零量子容量$Q>0$を持つためには、距離$L$は波長$\lambda < 26.5\,cm$(宇宙マイクロ波背景による非分極を避けるために)と有効直径$D>0.78\sqrt{\lambda L}$(量子消去制約を満たすために)の 'emph{enormous} 望遠鏡を使用する必要がある。
例えば、地球上の直径$D$とProxima Centauriの2つの望遠鏡の場合、これはD>100\,km$!
これは、信頼できる一方通行の量子通信を可能にするための技術的しきい値であり、フェルミパラドックスの根本的な新しい解決法を示唆している。
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