論文の概要: Quantum Illumination Advantage for Classification Among an Arbitrary Library of Targets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.13489v1
- Date: Sat, 24 Aug 2024 06:20:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-27 19:19:21.631944
- Title: Quantum Illumination Advantage for Classification Among an Arbitrary Library of Targets
- Title（参考訳）: ターゲットの任意ライブラリーの分類における量子イルミネーションの利点
- Authors: Ali Cox, Quntao Zhuang, Jeffrey H. Shapiro, Saikat Guha,
- Abstract要約: 量子照明 (QI) は、理想的な記憶に保持された参照ビームと量子状態が絡み合っている送信機プローブを用いてシーンを照会するタスクである。
本研究では,低透過輝度,高損失,高熱背景の限界において,アプリオリの反射目標を識別する誤り確率のチャーノフ指数が4倍に向上することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.0599607477285324
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum illumination (QI) is the task of querying a scene using a transmitter probe whose quantum state is entangled with a reference beam retained in ideal storage, followed by optimally detecting the target-returned light together with the stored reference, to make decisions on characteristics of targets at stand-off range, at precision that exceeds what is achievable with a classical transmitter of the same brightness and otherwise identical conditions. Using tools from perturbation theory, we show that in the limit of low transmitter brightness, high loss, and high thermal background, there is a factor of four improvement in the Chernoff exponent of the error probability in discriminating any number of apriori-known reflective targets when using a Gaussian-state entangled QI probe, over using classical coherent-state illumination (CI). While this advantage was known for detecting the presence or absence of a target, it had not been proven for the generalized task of discriminating between arbitrary target libraries. In proving our result, we derive simple general analytic expressions for the lowest-order asymptotic expansions of the quantum Chernoff exponents for QI and CI in terms of the signal brightness, loss, thermal noise, and the modal expansion coefficients of the target-reflected light's radiant exitance profiles when separated by a spatial mode sorter after entering the entrance pupil of the receiver's aperture.
- Abstract（参考訳）: 量子照明(QI)は、理想記憶に保持された基準ビームと量子状態が絡み合っている送信機プローブを用いてシーンを照会するタスクであり、その後、記憶された基準と共に目標反転光を最適に検出し、同じ明るさおよびその他の同じ条件の古典的な送信機で達成可能なものを超える精度で、スタンオフ範囲の目標特性を決定する。
摂動理論のツールを用いて, 透過率の低い輝度, 高損失, 高熱背景の限界において, 古典的コヒーレント状態照明(CI)に比べて, ガウス状態の絡み合ったQIプローブを用いた場合, 任意のアプリオリ反射目標の識別において, 誤り確率のチャーノフ指数が4倍に向上することを示した。
この利点は標的の有無を検出することで知られていたが、任意の対象ライブラリを識別する一般的なタスクでは証明されなかった。
その結果,QI と CI の量子チャーノフ指数の低次漸近展開に対する簡易な一般解析式を,受光器の入室後に空間モードソータによって分離された場合の信号輝度,損失,熱雑音,および目標反射光の放射光出射プロファイルの変調膨張係数を用いて導出した。
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