論文の概要: Quantum Spread-Spectrum CDMA Communication Systems: Mathematical Foundations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.21450v1
- Date: Mon, 28 Oct 2024 18:52:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-30 13:38:57.744594
- Title: Quantum Spread-Spectrum CDMA Communication Systems: Mathematical Foundations
- Title（参考訳）: 量子拡散スペクトルCDMA通信システム:数学的基礎
- Authors: Mohammad Amir Dastgheib, Jawad A. Salehi, Mohammad Rezai,
- Abstract要約: 本稿では、量子拡散スペクトル符号分割多重アクセス(QCDMA)通信システムの基本原理と数学的基礎について述べる。
送信された量子信号としてコヒーレント状態を用いることで、ユーザ間干渉は出力コヒーレントの大きさの加算項として現れることを示す。
送信機が粒子状量子信号(フォック状態)、絡み合い、香港・奥羽・マンデル効果のスペクトル拡散バージョンを受信機で実現可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.111464147491706
- License:
- Abstract: This paper describes the fundamental principles and mathematical foundations of quantum spread spectrum code division multiple access (QCDMA) communication systems. The evolution of quantum signals through the direct-sequence spread spectrum multiple access communication system is carefully characterized by a novel approach called the decomposition of creation operators. In this methodology, the creation operator of the transmitted quantum signal is decomposed into the chip-time interval creation operators each of which is defined over the duration of a chip. These chip-time interval creation operators are the invariant building blocks of the spread spectrum quantum communication systems. With the aid of the proposed chip-time decomposition approach, we can find closed-form relations for quantum signals at the receiver of such a quantum communication system. Further, the paper details the principles of narrow-band filtering of quantum signals required at the receiver, a crucial step in designing and analyzing quantum communication systems. We show that by employing coherent states as the transmitted quantum signals, the inter-user interference appears as an additive term in the magnitude of the output coherent (Glauber) state, and the output of the quantum communication system is a pure quantum signal. On the other hand, if the transmitters utilize particle-like quantum signals (Fock states) such as single photon states, entanglement and a spread spectrum version of the Hong-Ou-Mandel effect can arise at the receivers. The important techniques developed in this paper are expected to have far-reaching implications for various applications in the exciting field of quantum communication and signal processing.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、量子拡散スペクトル符号分割多重アクセス(QCDMA)通信システムの基本原理と数学的基礎について述べる。
直接系列拡散スペクトル多重アクセス通信システムによる量子信号の進化は、生成演算子の分解と呼ばれる新しいアプローチによって慎重に特徴づけられる。
この方法では、送信された量子信号の生成演算子をチップ時間間隔生成演算子に分解し、そのそれぞれがチップの持続時間で定義される。
これらのチップ時間間隔生成演算子は、拡散スペクトル量子通信システムの不変な構成ブロックである。
チップタイム分解手法により、そのような量子通信システムの受信機において、量子信号の閉形式関係を求めることができる。
さらに、この論文では、受信機に必要な量子信号の狭帯域フィルタリングの原理を詳述し、量子通信システムを設計および解析するための重要なステップである。
送信された量子信号としてコヒーレントな状態を用いることにより、ユーザ間干渉は出力コヒーレント(グラウバー)状態の大きさの付加項として現れ、量子通信システムの出力は純粋量子信号であることを示す。
一方、送信機が単一光子状態や絡み合い、香港・ウー・マンデル効果のスペクトルバージョンのような粒子状量子信号(フォック状態)を利用する場合、受信機で発生することがある。
本稿では,量子通信と信号処理のエキサイティングな分野において,様々な応用に広範な影響を与えることが期待されている。
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