論文の概要: Analog-to-digital conversion in the quantum regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.07643v1
- Date: Mon, 07 Sep 2026 15:33:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 21:27:40.855658
- Title: Analog-to-digital conversion in the quantum regime
- Title（参考訳）: 量子状態におけるアナログ-デジタル変換
- Abstract要約: デジタル信号処理は量子光学において欠かせないものとなっている。
本研究では,二重ホモダイン検出の連続モード記述について考察する。
我々は、量子ゆらぎを考慮に入れたナイキスト・シャノン規準を一般化する次元則を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Digital signal processing has become essential in quantum optics, particularly for continuous-variable (CV) information encoding, enabling coherent detection schemes and mitigation of linear impairments. While linear signal processing in double homodyne detection has been studied under the assumption that all post-measurement processing can be backpropagated in the optical domain, a rigorous treatment of the digitization chain, spanning optical, electronic, and sampling stages, is still lacking. In this work, we consider the continuous mode description of double homodyne detection to fully capture the maximum mode-matching coefficient achievable as a function of electronic noise, signal bandwidth, receiver electronics bandwidth, and sampling rate, that is the entry point of digital signal processing. We establish a dimensioning rule that generalizes the Nyquist-Shannon criterion to account for quantum fluctuations of the measured signal, not merely its bandwidth. Analyzing the case of additive white electronic noise, we find numerically that optimal signal-to-noise ratio is achieved when the electronic bandwidth is large enough to pass the signal yet narrower than the sampling rate in order to mitigate noise amplification, yielding a concrete design criterion for coherent detection.
- Abstract（参考訳）: デジタル信号処理は量子光学、特に連続可変(CV)情報符号化において必須となり、コヒーレント検出スキームと線形障害の緩和を可能にしている。
二重ホモダイン検出における線形信号処理は、すべての後処理が光領域で逆伝播できるという仮定の下で研究されているが、光、電子、サンプリングの段階にまたがるデジタル化チェーンの厳密な処理はいまだに不足している。
本研究では,デジタル信号処理のエントリポイントである電子ノイズ,信号帯域,レシーバ電子帯域,サンプリングレートの関数として達成可能な最大モードマッチング係数を,二重ホモダイン検出の連続モード記述により完全に捉えることを検討する。
我々は,Nyquist-Shannon基準を一般化し,測定信号の量子揺らぎを考慮に入れた次元規則を確立する。
付加的な白色電子ノイズを解析した結果,電子帯域幅がサンプリングレートよりも狭くなるほど大きい場合に最適な信号対雑音比が得られることが判明し,コヒーレント検出のための具体的な設計基準が得られた。
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