論文の概要: Quantum-enhanced quickest change detection of transmission loss
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12276v1
- Date: Sat, 15 Mar 2025 22:18:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 15:58:54.669856
- Title: Quantum-enhanced quickest change detection of transmission loss
- Title（参考訳）: 量子化による伝送損失の高速変化検出
- Authors: Saikat Guha, Tiju Cherian John, Prithwish Basu,
- Abstract要約: 光通信路における突然の損失増加は、悪意のあるワイヤタッパーや、自由空間チャネルにおける亀裂天候や光ファイバーにおける意図しない屈曲などの良質な理由によって引き起こされる。
位相変調されたコヒーレント状態パルスに少量のスキューズを加えることで、通信速度に影響を与えることなく、チャネル損失の検出を変更できるホモダイン検出受信機の感度を劇的に向上させることができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9633494094538018
- License:
- Abstract: A sudden increase of loss in an optical communications channel can be caused by a malicious wiretapper, or for a benign reason such as inclement weather in a free-space channel or an unintentional bend in an optical fiber. We show that adding a small amount of squeezing to bright phase-modulated coherent-state pulses can dramatically increase the homodyne detection receiver's sensitivity to change detection in channel loss, without affecting the communications rate. We further show that augmenting blocks of $n$ pulses of a coherent-state codeword with weak continuous-variable entanglement generated by splitting squeezed vacuum pulses in a temporal $n$-mode equal splitter progressively enhances this change-detection sensitivity as $n$ increases; the aforesaid squeezed-light augmentation being the $n=1$ special case. For $n$ high enough, an arbitrarily small amount of quantum-augmented photons per pulse diminishes the change-detection latency by the inverse of the pre-detection channel loss. This superadditivity-like phenomenon in the entanglement-augmented relative entropy rate, which quantifies the latency of change-point detection, may find other uses. We discuss the quantum limit of quickest change detection and a receiver that achieves it, tradeoffs between continuous and discrete-variable quantum augmentation, and the broad problem of joint classical-and-quantum communications and channel-change-detection that our study opens up.
- Abstract（参考訳）: 光通信路における突然の損失増加は、悪意のあるワイヤタッパーや、自由空間チャネルにおける亀裂天候や光ファイバーにおける意図しない屈曲などの良質な理由によって引き起こされる。
位相変調されたコヒーレント状態パルスに少量のスキューズを加えることで、通信速度に影響を与えることなく、チャネル損失の検出を変更できるホモダイン検出受信機の感度を劇的に向上させることができることを示す。
さらに、圧縮真空パルスを時相$n$モードの等間隔スプリッタで分割することにより、コヒーレント状態のコードワードの$n$パルスブロックを弱連続可変エンタングルメントで増大させることにより、この変化検出感度を、n$増加とともに徐々に向上させ、前述の圧縮光増強は$n=1$特殊ケースであることを示す。
十分高い$n$の場合、1パルスあたりの量子増倍光子の量は、前検出チャネル損失の逆による変化検出遅延を減少させる。
変化点検出の遅延を定量化する絡み合い増強された相対エントロピー速度における超付加性のような現象は、他の用途を見つけることができる。
本稿では, 高速な変化検出の量子限界とそれを実現する受信機, 連続および離散変数の量子増幅のトレードオフ, および我々の研究が展開する古典・量子通信とチャネル変化検出の広範な課題について論じる。
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