論文の概要: Rydberg Atomic Quantum Receivers for Classical Wireless Communications and Sensing: Their Models and Performance

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.05554v1
• Date: Sat, 07 Dec 2024 06:25:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-10 14:52:36.807594
• Title: Rydberg Atomic Quantum Receivers for Classical Wireless Communications and Sensing: Their Models and Performance
• Title（参考訳）: 古典的無線通信とセンシングのためのRydberg原子量子受信器:そのモデルと性能
• Authors: Tierui Gong, Jiaming Sun, Chau Yuen, Guangwei Hu, Yufei Zhao, Yong Liang Guan, Chong Meng Samson See, Mérouane Debbah, Lajos Hanzo,
• Abstract要約: ライドバーグ原子量子受信機(Rydberg atomic quantum receivers, RAQRs)は、高周波(RF)信号の電界を検出するための卓越した溶液である。 本稿では,無線コミュニティにおけるRAQRの超ヘテロダインバージョンについて,エンド・ツー・エンドの受信方式を提案する。 次に,現実的な受信フローに依存する等価なベースバンド信号モデルを開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 78.76421728334013
• License:
• Abstract: The significant progress of quantum sensing technologies offer numerous radical solutions for measuring a multitude of physical quantities at an unprecedented precision. Among them, Rydberg atomic quantum receivers (RAQRs) emerge as an eminent solution for detecting the electric field of radio frequency (RF) signals, exhibiting a great potential in assisting classical wireless communications and sensing. So far, most experimental studies have aimed for the proof of physical concepts to reveal its promise, while the practical signal model of RAQR-aided wireless communications and sensing remained under-explored. Furthermore, the performance of RAQR-based wireless receivers and their advantages over the conventional RF receivers have not been fully characterized. To fill the gap, we introduce the superheterodyne version of RAQRs to the wireless community by presenting an end-to-end reception scheme. We then develop a corresponding equivalent baseband signal model relying on a realistic reception flow. Our scheme and model provide explicit design guidance to RAQR-aided wireless systems. We next study the performance of RAQR-aided wireless systems based on our model, and compare them to a half-wavelength dipole antenna based conventional RF receiver. The results show that the RAQR is capable of achieving a substantial receive signal-to-noise ratio (SNR) gain of $\sim 22.6$ decibel (dB) and $\sim 33.5$ dB in the standard (unoptimized) and optimized configurations, respectively.
• Abstract（参考訳）: 量子センシング技術の顕著な進歩は、前例のない精度で多数の物理量を測定するための多くの急進的な解決策を提供する。 中でも、Rydberg原子量子受信機(RAQRs)は、無線周波数(RF)信号の電界を検出するための卓越したソリューションとして登場し、古典的な無線通信とセンシングを補助する大きな可能性を示している。 これまでの実験研究は、RAQR支援無線通信とセンシングの実用的な信号モデルが未調査のままであるのに対して、その可能性を明らかにするための物理的概念の証明を目指していた。 さらに、RAQRベースの無線受信機の性能と従来のRF受信機に対する優位性は、十分に評価されていない。 このギャップを埋めるために,無線コミュニティにRAQRの超ヘテロダイン版を導入し,エンドツーエンドの受信方式を提案する。 次に,現実的な受信フローに依存する等価なベースバンド信号モデルを開発する。 提案手法とモデルはRAQR支援無線システムに対して明確な設計指針を提供する。 次に、本モデルに基づくRAQR支援無線システムの性能について検討し、半波長ダイポールアンテナを用いた従来のRF受信機と比較する。 その結果、RAQRは、標準(最適化されていない)で$\sim 22.6$ decibel (dB)と$\sim 33.5$ dBの実質的な受信信号対雑音比(SNR)ゲインを達成することができることがわかった。

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