論文の概要: Covert Signaling for Communication and Sensing over the Bosonic Channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.08066v1
- Date: Fri, 08 May 2026 17:52:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-11 19:43:39.256104
- Title: Covert Signaling for Communication and Sensing over the Bosonic Channels
- Title（参考訳）: ボソニックチャネル上での通信・センシングのためのカバー信号処理
- Authors: Tianrui Tan, Evan J. D. Anderson, Michael S. Bullock, Boulat A. Bash,
- Abstract要約: 損失のある熱雑音のボソニックチャネル上でのスパースシグナリングについて検討した。
非直感的な最適量子状態構造が見つかる。
特に、低明度状態では、最適な信号状態は真空と単一光子の混合である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4532054548640247
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Preventing signal detection in communication and active sensing requires careful control of transmission power. In fact, the square-root laws (SRL) for covert classical and quantum communication and sensing prescribe that the average output power per channel use scales as $1/\sqrt{n}$ for $n$ channel uses. Two strategies for achieving this are diffuse and sparse signaling. The former transmits signals with power decaying as $1/\sqrt{n}$ on all $n$ channel uses, which is convenient for mathematical analysis. The latter transmits constant-power signals rarely, on approximately $\sqrt{n}$ out of $n$ channel uses, while remaining silent on the others. This offers significant practical advantages in compatibility with modern digital transmitters. Here, we study sparse signaling over lossy thermal-noise bosonic channels, which describe quantumly many practical channels (including optical, microwave, and radio-frequency). We characterize the input signal state that minimizes detectability. We find an unintuitive optimal quantum state structure: a mixture of just two consecutive photon-number states. In particular, in the low-brightness regime, the optimal signal state is a mixture of vacuum and a single photon. Since these states are generally suboptimal for both communication and active sensing, we explore the resulting trade-off and identify input-power thresholds for transitions between optimizing for covertness vs. performance in communication and sensing tasks.
- Abstract（参考訳）: 通信およびアクティブセンシングにおける信号検出の防止には、送信電力の注意深く制御が必要である。
実際、古典的および量子的通信とセンシングのための平方根法則(SRL)は、チャネル当たりの平均出力電力が$n$$$$1/\sqrt{n}$でスケールすることを規定している。
これを実現するための2つの戦略は拡散とスパース信号である。
前者が送信する信号は1/\sqrt{n}$と1/\sqrt{n}$である。
後者は、$n$チャネルの使用から約$\sqrt{n}$で一定電力信号を送信せず、他は黙っている。
これは、現代のデジタル送信機との互換性において、重要な実用的な利点を提供する。
本稿では、量子的に多くの実用的なチャネル(光、マイクロ波、ラジオ周波数を含む)を記述した、損失のある熱雑音のボソニックチャネル上のスパース信号について研究する。
検出可能性を最小限に抑える入力信号状態の特徴付けを行う。
直感的でない最適量子状態構造、つまり2つの連続する光子数状態の混合を見出す。
特に、低明度状態では、最適な信号状態は真空と単一光子の混合である。
これらの状態は、一般的に、コミュニケーションとアクティブセンシングの両方に最適であるため、結果として生じるトレードオフを探求し、コミュニケーションおよびセンシングタスクにおける、カバーネスの最適化とパフォーマンスの間の遷移のための入力パワーしきい値を特定する。
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