論文の概要: Achievable Entanglement-Assisted Communication Rate using Phase-Modulated Two-Mode Squeezed Vacuum

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.17181v1
• Date: Tue, 22 Oct 2024 16:58:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-23 14:28:27.315199
• Title: Achievable Entanglement-Assisted Communication Rate using Phase-Modulated Two-Mode Squeezed Vacuum
• Title（参考訳）: 位相変調2モードスクイーズ真空を用いたエンタングルメント支援通信速度の達成
• Authors: Shang-Jen Su, Shi-Yuan Wang, Matthieu R. Bloch, Zheshen Zhang,
• Abstract要約: 我々は,2モードスクイーズド真空 (TMSV) 変調を位相シフト鍵 (PSK) に限定した形状のボソニックチャネル上の絡み合い支援型古典的通信において,クローズドフォームで達成可能な速度を導出する。 達成可能なレートは、平均信号光子数、平均ノイズ光子数、及び通信チャネルを定義する透過率の点で非漸近的である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.769045725438005
• License:
• Abstract: We derive a closed-form achievable rate for entanglement-assisted classical communication over a lossy thermal-noise bosonic channel, where the entanglement is in the form of a Two-Mode Squeezed Vacuum (TMSV) modulation restricted to Phase Shift Keying (PSK). The achievable rate is non-asymptotic in terms of the mean signal photon number, mean noise photon number, and transmissivity defining the communication channel, which provides insights into the interplay of these physical parameters and bridges recent experimental demonstrations of entanglement-assisted communications with the coding theorems used in information-theoretic proofs. The key challenge we address is deriving an analytical bound for the von Neumann entropy of the non-Gaussian mixed state resulting from the phase modulation of one arm of a TMSV. Our approach hinges on two key observations: 1) as the size of the PSK modulation increases, the resulting mixed state converges in trace distance to a diagonal state in the Fock basis; 2) the Fock-basis representation of the diagonal state involves hypergeometric functions that can be appropriately bounded to offer a tractable lower bound for the Holevo information.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,2モードスキューズド真空 (TMSV) 変調を位相シフト鍵 (PSK) に限定した方式で, 熱雑音の少ないボソニックチャネル上での絡み合い支援による古典的通信を実現するために, 閉形式化可能な速度を導出する。 達成可能な速度は、平均信号光子数、平均雑音光子数、および通信チャネルを定義する透過性という観点で非漸近的であり、これらの物理パラメータとブリッジの相互作用に関する洞察を提供する。 私たちが取り組んだ重要な課題は、非ガウス混合状態のフォン・ノイマンエントロピーに対する解析的境界の導出である。 私たちのアプローチは2つの重要な観測に基づいています。 1) PSK変調のサイズが大きくなると、結果として生じる混合状態は、フォック基底における対角状態までトレース距離に収束する。 2) 対角状態のフォック基底表現は、ホレボ情報に対する引き込み可能な下界を与えるために適切に有界な超幾何関数を含む。

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