論文の概要: Performance analysis for high-dimensional Bell-state quantum illumination
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.08574v1
- Date: Fri, 13 Sep 2024 06:48:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-16 17:28:47.646088
- Title: Performance analysis for high-dimensional Bell-state quantum illumination
- Title（参考訳）: 高次元ベル状態量子照明の性能解析
- Authors: Jeffrey H. Shapiro,
- Abstract要約: 量子照明(QI)は、目標のライダー/レーダー検出を改善するための絡み合いベースのプロトコルである。
本稿では,Pannu et al.のQIの有限次元性能について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum illumination (QI) is an entanglement-based protocol for improving lidar/radar detection of unresolved targets beyond what a classical lidar/radar of the same average transmitted energy can do. Originally proposed by Lloyd as a discrete-variable quantum lidar, it was soon shown that his proposal offered no quantum advantage over its best classical competitor. Continuous-variable, specifically Gaussian-state, QI has been shown to offer true quantum advantage, both in theory and in table-top experiments. Moreover, despite its considerable drawbacks, the microwave version of Gaussian-state QI continues to attract research attention. Recently, however, Pannu et al. (arXiv:2407.08005 [quant-ph]) have: (1) combined the entangled state from Lloyd's QI with the channel models from Gaussian-state QI; (2) proposed a new positive operator-valued measurement for that composite setup; and (3) showed that, unlike Gaussian-state QI, their QI achieves the Nair-Gu lower bound on QI target-detection error probability at all noise brightnesses. Pannu~\emph{et al}.'s analysis was asymptotic, i.e., it presumed infinite-dimensional entanglement. This paper works out the finite-dimensional performance of Pannu et al.'s QI. It shows that there is a threshold value for the entangled-state dimensionality below which there is no quantum advantage, and above which the Nair-Gu bound is approached asymptotically. Moreover, in high-brightness noise, with both systems operating 1 dB below the Nair-Gu bound's error-probability exponent, Pannu et al.'s QI requires much higher entangled-state dimensionality than does Gaussian-state QI to achieve useful error probabilities.
- Abstract（参考訳）: 量子照明(QI)は、同じ平均伝達エネルギーの古典的なライダー/レーダーができることを超えて、未解決ターゲットのライダー/レーダー検出を改善するための絡み合いベースのプロトコルである。
ロイドはもともと離散変数の量子ライダーとして提案していたが、すぐに彼の提案は古典的な競合よりも量子上の優位性は示さなかった。
連続変数、特にガウス状態のQIは、理論とテーブルトップ実験の両方において真の量子優位性を示すことが示されている。
さらに、そのかなりの欠点にもかかわらず、ガウス状態QIのマイクロ波版は研究の注目を集めている。
しかし、最近、Pannu et al (arXiv:2407.08005 [quant-ph]) は、(1) ロイドのQIからの絡み合った状態とガウス状態QIからのチャネルモデルを組み合わせる、(2) 合成構成のための新しい正の演算子値測定を提案し、(3) ガウス状態QIとは異なり、これらのQI はQI の目標検出誤差確率に対する Nair-Gu の低い境界を達成することを示した。
Pannu~\emph{et al}.の解析は漸近的、すなわち無限次元の絡み合いを仮定した。
本稿では,Pannu et al's QIの有限次元性能について述べる。
これは、量子的優位性がない下にある絡み合った状態の次元に対してしきい値が存在し、上述のNair-Gu境界が漸近的に近づいていることを示している。
さらに、高輝度雑音では、両方の系がNair-Gu境界の誤差確率指数より1dB以下で動作しているため、Pannu et alのQIはガウス状態QIよりもはるかに高いエンタングル状態次元を必要とする。
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