論文の概要: Time-Switching Energy-Harvesting Quantum Relay-Assisted FSO Communication with Displaced Squeezed Signaling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.39091v1
- Date: Thu, 29 Oct 2026 00:31:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-03 07:50:35.426249
- Title: Time-Switching Energy-Harvesting Quantum Relay-Assisted FSO Communication with Displaced Squeezed Signaling
- Title（参考訳）: スイッチング・エネルギハーベストング量子リレー型FSO通信
- Abstract要約: 本稿では、デコード・アンド・フォワード・リレーを時間切替型光エネルギー収穫により駆動する量子中継支援自由空間光通信システムについて検討する。
非古典的なシグナリングにおける乱流誘起損失の物理的内容の記述を得る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.783971014353398
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper investigates a quantum relay-assisted free-space optical (FSO) communication system in which a decode-and-forward relay is powered by time-switching optical energy harvesting and forwards the decoded information using displaced squeezed signaling (DSS). To obtain a physically con sistent description of turbulence-induced loss for non-classical signaling, each hop is modeled as a pure-loss bosonic chan nel whose random transmissivity follows a truncated Gamma Gamma law, i.e., the Gamma-Gamma irradiance conditioned on the physically admissible range of a transmittance. Under this channel, coherent states remain pure, whereas squeezed states are mapped to mixed Gaussian states. Under Helstrom-optimal detection, the average error of the coherent hop is derived in exact Laplace-series form. For the DSS hop, we derive the output states, a closed-form Gaussian fidelity with rigorous two sided bounds on the Helstrom error, and prove the existence of a loss-aware optimal photon partition. Furthermore, we prove that optimized squeezing preserves both the turbulence-induced diversity order and the leading asymptotic constant of coherent relaying, so that its benefit is a finite-photon-budget effect, and that an interior throughput-optimal harvesting fraction exists. A covariance-preserving benchmark with an exact series representation yields an analytical upper bound on the achievable throughput whose absolute gap vanishes as the relay photon budget grows. Numerical results based on the exact mixed-state Helstrom error quantify the benefit of squeezing and the regime in which it is useful.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,デコード・アンド・フォワード・リレーを時間切替型光エネルギー収穫により駆動する量子中継支援自由空間光(FSO)通信システムについて検討し,デコードされた情報をDSSを用いて転送する。
非古典的シグナリングにおける乱流誘起損失の物理的に一貫性のある説明を得るために、各ホップを、乱れたガンマガンマ則、すなわち、透過の物理的許容範囲で条件付けられたガンマガンマ照射に従えば、ランダムな透過性が従う純粋損失ボソニック・チャンネルとしてモデル化する。
このチャネルの下では、コヒーレントな状態は純粋なままであり、圧縮された状態は混合ガウス状態にマッピングされる。
ヘルストロム最適検出では、コヒーレントホップの平均誤差は正確なラプラス級数で導かれる。
DSSホップに対しては、ヘルストローム誤差に厳密な二辺境界を持つガウスの閉形式である出力状態が導出され、損失対応の最適光子分割の存在が証明される。
さらに,コヒーレントリレーの乱流誘起多様性次数と漸近的漸近定数の両方を最適化し,その利点が有限光子予算効果であり,内部スループット-最適収穫率が存在することを証明した。
正確な直列表現を持つ共分散保存ベンチマークは、リレー光子予算が増大するにつれて絶対的なギャップが消滅する達成可能なスループットに関する分析上界を得る。
正確な混合状態ヘルストローム誤差に基づく数値計算は, スクイーズ処理の利点と, その有用性について定量的に評価する。
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