論文の概要: Development_of_a_novel_high-performance_balanced_homodyne_detector

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.03298v1
• Date: Wed, 05 Mar 2025 09:24:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-06 15:51:10.027339
• Title: Development_of_a_novel_high-performance_balanced_homodyne_detector
• Title（参考訳）: Development_of_a_novel_high- Performance_ Balanced_homodyne_detector
• Authors: Hong Lin, Mengmeng Liu, Xiaomin Guo, Yue Luo, Qiqi Wang, Zhijie Song, Yanqiang Guo, Liantuan Xiao,
• Abstract要約: 本研究は, 平衡ホモダイン検出器(BHD)回路設計における最適化シミュレーション手法の最初の応用である。 AC増幅回路は2つのABA-52563RF増幅器をカスケード構成でADSの高周波シミュレーションにより実装した。 実装されたシステムは、4つの並列チャネルで20.0504 Gbpsの集合生成率を示し、すべての出力ストリームがNIST SP 800-22の統計的テスト要求に合格した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.304487989897226
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• Abstract: True random numbers are extracted through measurements of vacuum fluctuations in quantum state components. We propose an improved scheme utilizing an optimization-based simulation methodology to enhance the temporal resolution of quantum state detection and processing efficiency of vacuum fluctuation signals in continuous-variable quantum random number generators (CV-QRNGs), while simultaneously maximizing the entropy content of quantum noise sources. This work presents the first application of optimization simulation methodology to balanced homodyne detector (BHD) circuit design, with particular emphasis on improving high-frequency transmission characteristics. The design framework prioritizes system stability and S-parameter sensitivity to optimize both circuit architecture and critical component parameters. The AC amplifier circuit was implemented through ADS high-frequency simulations using two ABA-52563 RF amplifiers in a cascaded configuration, with circuit modeling performed on Rogers 4350 substrate optimized for high-frequency applications. This approach enabled the development of a switched-configuration BHD featuring: 1) 1.9 GHz bandwidth, 2) 41.5 dB signal-to-noise ratio at 1.75 GHz, 3) 30 dB common-mode rejection ratio at 100 MHz, and 4) frequency response flatness within 1.5 dB across 1.3-1.7 GHz. Additionally, the Husimi function is employed for entropy analysis to reconstruct vacuum state phase-space distributions, validating the detector's quantum measurement fidelity. The implemented system demonstrates a collective generation rate of 20.0504 Gbps across four parallel channels, with all output streams successfully passing NIST SP 800-22 statistical testing requirements.
• Abstract（参考訳）: 真のランダム数は、量子状態成分の真空変動の測定によって抽出される。 本稿では,連続可変量子乱数生成器(CV-QRNG)における量子状態検出の時間分解能と真空変動信号の処理効率を向上させるため,量子ノイズ源のエントロピー量を同時に最大化する最適化手法を提案する。 本研究は、高周波数伝送特性の向上に重点を置いた平衡ホモダイン検出器(BHD)回路設計への最適化シミュレーション手法の最初の応用について述べる。 設計フレームワークは、回路アーキテクチャとクリティカルコンポーネントパラメータの両方を最適化するために、システムの安定性とSパラメータ感度を優先する。 AC増幅回路は2つのABA-52563RF増幅器をカスケード構成でADSの高周波シミュレーションにより実装され、Rogers 4350基板上での回路モデリングは高周波用途に最適化された。 このアプローチにより、スイッチング構成のBHDの開発が可能になった。 1)1.9GHz帯。 2)1.75GHzでの41.5dB信号-雑音比 3)100MHzでの30dB標準モード拒絶率、及び 4)1.3-1.7GHzで1.5dB以内の周波数応答平坦性。 さらに、フシミ関数はエントロピー解析に使われ、真空状態の位相空間分布を再構成し、検出器の量子的測定忠実性を検証する。 実装されたシステムは、4つの並列チャネルにまたがる20.0504 Gbpsの集合生成率を示し、すべての出力ストリームがNIST SP 800-22の統計的テスト要求に合格した。

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