論文の概要: Analytical performance evaluation of quantum radar architectures: From single-photon to entangled-noise radars

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.10436v1
• Date: Tue, 09 Jun 2026 05:23:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-10 15:40:58.335322
• Title: Analytical performance evaluation of quantum radar architectures: From single-photon to entangled-noise radars
• Title（参考訳）: 量子レーダアーキテクチャの解析性能評価:単一光子から絡み合ったノイズレーダへ
• Authors: Hossein Allahverdi, Ali Motazedifard,
• Abstract要約: 本稿では、量子直接検出と量子絡み合ったノイズレーダを含む2種類の量子レーダを包括的に分析する。 最初の事例では、最先端の単一マイクロ波光子検出器を用いる単一光子レーダの性能について検討した。 現在の技術では、数kmのオーダーで最大検出範囲を持つ量子絡み合ったノイズレーダを実装できることが示されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This article presents a comprehensive analysis of two classes of quantum radars, including quantum direct-detection and quantum-entangled noise radars. In the first case, inspired by the well-established concept of single-photon LiDARs, we investigated the performance of single-photon radars, in which state-of-the-art single microwave-photon detectors are employed to enhance the detection sensitivity and enable the detection of weaker signals. We derived analytical expressions for the maximum detection range of both classes of quantum radars in terms of the Lambert W function, by considering all relevant system, target, and environmental parameters. Our formulation facilitates direct comparison of noise radars with direct-detection radars and suggests that a quantum-entangled noise radar can be regarded as an enhanced direct-detection radar with an effective threshold signal-to-noise ratio. Furthermore, we applied this framework to classical-correlated noise radars and defined the parameter range enhancement factor (REF) to quantify the superiority of quantum-entangled noise radars over their classical counterparts. Moreover, we introduced a rule-of-thumb for approximating the REF. We also examined the influence of limitations imposed by various microwave detection technologies. Our analysis shows that the conventional antennas limit the potential benefits of quantum-entangled noise radar systems. We also demonstrated that the optimal detection method for these radars is a microwave detector based on a quantum transducer combined with a single optical-photon detector. We showed that, with the current technology, implementing a quantum-entangled noise radar with the maximum detection range on the order of few kilometers is possible. Finally, we explored the potential applications of quantum-entangled noise radars.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、量子直接検出と量子絡み合ったノイズレーダを含む2種類の量子レーダを包括的に分析する。 まず, 単一光子LiDARの概念に着想を得て, 最先端の単一マイクロ波光子検出器を用いて検出感度を高め, 弱い信号の検出を可能にする単光子レーダの性能について検討した。 我々は、関連する全てのシステム、ターゲット、環境パラメータを考慮し、ランベルトW関数の観点から、量子レーダの両クラスの最大検出範囲について解析式を導出した。 本定式化により,ノイズレーダと直接検出レーダとの直接比較が容易となり,量子絡み合ったノイズレーダを有効閾値信号対雑音比を持つ拡張直接検出レーダとみなすことが可能であることが示唆された。 さらに、この枠組みを古典的相関ノイズレーダに適用し、パラメータ範囲拡張係数(REF)を定義し、従来のノイズレーダよりも量子絡み合ったノイズレーダの優位性を定量化する。 さらに,REFを近似するためのthumbルールも導入した。 また,マイクロ波検出技術が課す制約の影響についても検討した。 解析の結果,従来のアンテナは量子絡み合ったノイズレーダシステムの潜在的な利点を制限していることがわかった。 また、これらのレーダーの最適検出法は、単一光光子検出器と組み合わせた量子トランスデューサに基づくマイクロ波検出器であることを示した。 現在の技術では、数kmのオーダーで最大検出範囲を持つ量子絡み合ったノイズレーダを実装できることが示されている。 最後に、量子絡み合ったノイズレーダの潜在的な応用について検討した。

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