論文の概要: Quantum Information-Theoretic Analysis of Optical Fiber Sensing via Stimulated Brillouin Scattering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.12980v1
- Date: Fri, 09 Oct 2026 04:24:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-13 04:06:29.388328
- Title: Quantum Information-Theoretic Analysis of Optical Fiber Sensing via Stimulated Brillouin Scattering
- Title（参考訳）: ブリュアン散乱による光ファイバーセンシングの量子情報理論解析
- Abstract要約: 我々は,SBSに基づくファイバセンシングと侵入検出のための量子情報理論フレームワークを開発した。
アプリケーションとして,本フレームワークをファイバタッピング検出問題に適用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7030617049976713
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Stimulated Brillouin scattering (SBS) is a powerful mechanism for distributed sensing in optical fibers, as the Brillouin response is highly sensitive to local material parameters. Assuming the input probe is a quantum state, we develop a quantum-information-theoretic framework for SBS-based fiber sensing and intrusion detection. Starting from a linearized opto-acoustic Hamiltonian, we derive an effective input-output relation for a short fiber segment. We then model each fiber segment as a single-mode bosonic Gaussian channel and the entire fiber as a cascade of quantum channels. We then compute the quantum Fisher information for general SBS-dependent parameters and identify optimal measurement settings to achieve the quantum limit, comparing them with receiver-constrained strategies such as heterodyne detection and photon counting. In addition, we propose an adaptive approach that achieves first-order asymptotic optimality and provides a novel second-order correction to address preliminary miscalibration. As an application, we apply the framework to the fiber-tapping detection problem.
- Abstract（参考訳）: 刺激されたブリルアン散乱(SBS)は、ブリルアン応答が局所的な物質パラメータに非常に敏感であるため、光ファイバにおける分散センシングの強力なメカニズムである。
入力プローブが量子状態であると仮定し、SBSに基づくファイバーセンシングと侵入検出のための量子情報理論フレームワークを開発する。
線形化された光音響ハミルトニアンから、短繊維セグメントに対する効果的な入出力関係を導出する。
次に、各ファイバーセグメントを単一モードのボソニックガウスチャネルとしてモデル化し、ファイバ全体を量子チャネルのカスケードとしてモデル化する。
次に、一般的なSBS依存パラメータの量子フィッシャー情報を計算し、最適測定設定を同定して量子限界を達成し、ヘテロダイン検出や光子計数などの受信制約のある戦略と比較する。
さらに,一階漸近的最適性を実現する適応的手法を提案し,予備的誤校正に対処するための新しい二階補正を提案する。
アプリケーションとして,本フレームワークをファイバタッピング検出問題に適用する。
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