論文の概要: Performance limits of a quantum receiver for detecting phase-modulated communication signals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.07123v1
• Date: Fri, 06 Feb 2026 19:01:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-10 20:26:24.459405
• Title: Performance limits of a quantum receiver for detecting phase-modulated communication signals
• Title（参考訳）: 位相変調通信信号検出用量子受信機の性能限界
• Authors: William M. Watkins, Leigh Norris, Paraj Titum,
• Abstract要約: 電磁波に符号化された情報を復調するための量子センサを用いた受信チェーンの性能解析を行う。 本稿では,センサノイズやチャネル歪みがあっても高忠実なデータ復元を可能にする量子プロトコルの変更について論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4369550829556577
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum sensors are an ideal candidate for detecting weak electromagnetic signals because of their exceptional sensitivity and compact form factor. In this work, we analyze the performance of a quantum-sensor-based receive chain for demodulating information encoded in phase-modulated electromagnetic waves. We introduce a generalized cumulant expansion to model a noisy quantum receiver and use it to compare the performance of various quantum demodulation protocols. Employing bit error probability (BEP) and channel capacity as quantitative performance metrics, we compare the capabilities of ensembles of quantum sensors - both unentangled and entangled - using Binary Phase-Shift Keying (BPSK) as a representative example of phase modulation. We identify conditions when the channel capacity of an ensemble of quantum sensors may surpass the limits of a classical electrically small antenna. Additionally, we discuss modifications to the quantum protocol that enables high-fidelity data recovery even in the presence of sensor noise and channel distortions. Finally, we explore practical performance limits of such a quantum receive chain, with a focus on NV-diamond as the quantum sensor platform.
• Abstract（参考訳）: 量子センサーは、異常な感度とコンパクトなフォームファクターのため、弱い電磁信号を検出するのに理想的な候補である。 本研究では,位相変調電磁波で符号化された情報を復調するための量子センサを用いた受信チェーンの性能解析を行う。 雑音の多い量子受信機をモデル化するための一般化累積展開を導入し、様々な量子復調プロトコルの性能を比較する。 ビット誤り確率(BEP)とチャネル容量を定量的な性能指標として用いて、位相変調の代表的な例としてBPSK(Binary Phase-Shift Keying)を用いて量子センサのアンサンブル(アンタングルとアンタングルの両方)の能力を比較する。 我々は、量子センサのアンサンブルのチャネル容量が、古典的な電気的小型アンテナの限界を超えた場合の条件を特定する。 さらに,センサノイズやチャネル歪みがあっても高忠実なデータ復元を可能にする量子プロトコルの変更についても検討する。 最後に、量子センサプラットフォームとしてのNVダイアモンドに着目し、そのような量子受信チェーンの実用的な性能限界について検討する。

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