On the application of a Silicon photomultiplier-based receiver for binary phase-shift-keying protocols
本文研究基于硅光电倍增管的混合接收器在二进制相移键控协议中的量子态区分性能，给出判别错误概率与互信息随实验参数的变化，并通过数值模拟和理论分析验证其应用潜力。
2025-01-31 quant-ph
A robust hybrid receiver for binary phase-shift keying discrimination in the presence of phase noise
本文提出并验证了混合近最优接收机（HYNORE）在相位噪声下鉴别相干态的鲁棒性，优于DPNR接收机并超越标准量子极限，且提高了最大可容忍相位噪声。
2024-01-25 quant-ph
Coherent Magneto-Optomechanical Signal Transduction and Long-Distance Phase-Shift Keying
能够将以微波形式存储的量子信息转换为电信波长信号的传感器是未来量子技术的关键部分，因为它有望实现量子处理器的联网。在这方面，同时耦合到微波场和光学谐振的腔光学机械装置正在被追求。然而，即使在经典的制度，发展光调制器的基础上，腔光学力学可以提供更低的功率或更高的带宽替代目前的技术。在这里，我们展示了一种磁介导的波长转换技术，基于混合高频音调与光机械扭转谐振器。根据实验配置，该过程可以充当光学相位或振幅调制器，并且载波调制总是与输入音调相干。这种相干性允许通过相移键控技术进行经典的信息转换和传输。我们证明，我们可以编码多达8个箱的信息，对应于3位，同时和演示传输的52,500像素的图像超过6公里的光纤只有0.67%的错误。此外，我们表明，磁光机械转导可以描述在一个完全量子的方式，这意味着这是一个可行的方法，在单量子水平的信号转导。
2019-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evaluating the performance of a weak-field homodyne receiver in quadrature phase-shift keying optical communication
Como Lake Institute of Photonics, Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia, Università degli Studi dell’Insubria（因苏布里亚大学科学与技术系科莫湖光子学研究所）；Department of Physics, University of Milan, and INFN Section of Milan（米兰大学物理系和意大利国家核物理研究所米兰分部）
本文提出一种弱场接收机作为替代现有光学同相检波器，通过四进制通信证明其在相位编码中的有效性，提升信息传输率和密钥生成速率。
2026-04-09 quant-ph
Optimized communication strategies with binary coherent states over phase noise channels
光通信中可实现的信息传输速率由通信信道的物理特性（例如固有信道噪声）决定。玻色相位噪声信道是一类非高斯信道，在量子信息和光通信中已成为一种重要的噪声模型。然而，虽然高斯信道上的通信的基本限制已被广泛研究，玻色子相位噪声信道上的通信的属性还没有很好地理解。在这里，我们提出并实验证明了优化的通信策略的概念，通过相位噪声信道的通信，以提高信息传输超出了传统的调制和检测方法是可能的。两个关键的成分是广义星座的相干状态，标准的开关键控和二进制相移键控格式之间的插值，和非高斯测量的基础上的光子数分辨检测的相干位移信号。对于一个给定的功率约束和信道噪声强度，这些新的策略依赖于联合优化的输入字母表和测量，以提供增强的通信能力，在非高斯信道的错误率以及互信息方面的特点。
2019-07-29 quant-ph
QPSK coherent state discrimination via a hybrid receiver
我们提出并实验证明了一个接近最佳的鉴别方案的正交相移键控协议（QPSK）。我们在理论上表明，我们的混合方案的性能优于标准方案-外差检测-所有的信号幅度和支持我们的实验结果的预测。此外，我们的计划提供了迄今为止最好的性能在域中的高度衰减的信号。该鉴别器由正交测量、条件位移和阈值检测器组成。
2012-06-26 quant-ph
Quantum Discrimination of Two Noisy Displaced Number States
两个非相干态的量子鉴别是近年来研究的热点。在这封信中，我们首先考虑两个无噪声位移数态的量子鉴别。然后，我们推导了噪声位移数态的Fock表示，并解决了区分两个噪声位移数态的问题。我们进一步证明了两个噪声移位数态的最佳量子鉴别可以通过具有阈值检测的肯尼迪接收机来实现。仿真结果验证了理论推导的正确性，并表明采用移位数态的开关键控调制的误码率明显小于采用平均能量相同的相干态的开关键控调制。
2020-12-09 eess.SP quant-ph
Dephasing in coherent communication with weak signal states
我们分析了最终的量子极限的光通信方案时，时间仓进行准备在几个正交模式之一的相干光脉冲和相位进行扩散后，每个通道使用的可访问信息。该方案是量子存储器信道的一个示例，可以被视为具有在连续PPM符号之间发生的相位波动的噪声脉冲位置调制（PPM）键控。我们推导出一个通用的表达式的输出状态的Fock基础和实现的数值计算过程中的Holevo量。利用Toeplitz矩阵的渐近性质，我们还提出了一个解析表达式的Holevo量有效的非常弱的信号和足够强的移相时，占主导地位的贡献来自信号状态的希尔伯特空间中的单光子部门。基于数值计算结果，我们推测一个不等式的贡献的Holevo量从多光子部门这意味着在弱信号的渐近极限，对于任意小的移相的可访问的信息尺度与包含在脉冲中的光子的平均数线性。这种行为从质上背离了完全一致的情况。
2014-06-26 quant-ph
Dephrasure channel and superadditivity of coherent information
量子信道的量子容量捕获其无噪声量子通信的能力。它是量子信息理论的核心。不幸的是，我们对相干信息的非可加性的理解不足，使得我们很难理解除了非常特殊的通道之外的所有通道的量子容量。在本文中，我们考虑去相位通道，这是一个去相位通道和擦除通道的级联。这个非常简单的通道显示出非常丰富和奇异的特性：我们发现相干信息在两个字母水平上的非加性，单字母相干信息和私人信息之间的巨大差距，以及所有互补通道的正量子容量。它简洁的形式大大简化了对相干信息的评估，因此，我们希望解短语通道将为测试关于非加性的新想法提供急需的实验室。
2018-12-06 quant-ph
A direct GHz-clocked phase and intensity modulated transmitter applied to quantum key distribution
量子密钥分发（QKD）是一种能够实现完全安全通信的技术，已经发展到许多不同协议被用于现实世界实现的阶段。每种协议都有自己的优势，这意味着用户可以选择最适合其应用的协议，但每种协议通常需要不同的硬件。这使得多用户网络复杂化，其中用户可能需要多个发射机来彼此通信。在这里，我们展示了一个基于直接调制的发射机，可以用来实现最弱的相干脉冲为基础的量子密钥分发协议与简单的变化的驱动信号。这也有可能扩展到经典的通信，提供一个低啁啾发射机与简单的驱动要求，结合相移键控与幅移键控。我们执行QKD与并发的时间仓和相位调制，以及相位随机化。所获得的数据被用来评估安全的密钥速率的时间箱编码的BB84与诱饵状态和有限的密钥大小分析，每秒兆比特的安全密钥速率，1.60倍，如果纯粹的相位编码的BB84被使用。
2018-09-13 quant-ph
Reverse Coherent Information
在这封信中，我们定义了一个家庭的纠缠分发协议的反馈经典通信的帮助下，给出了一个操作的解释，以扭转相干信息，即，公知的相干信息的对称对应物。这导致了一个新的纠缠分布能力的定义，超过了一些有趣的渠道的独立能力。
2009-06-26 quant-ph
Capacity of trace decreasing quantum operations and superadditivity of coherent information for a generalized erasure channel
量子通信线路中的损耗严重影响可靠信息传输的速率，并且通常被认为是状态无关的。然而，损耗概率通常取决于系统状态，偏振相关损耗是一个突出的例子。在这里，我们分析了有偏迹减少量子操作，分配不同的损失概率的状态，并介绍了广义擦除信道的概念。我们找到了广义擦除通道的经典和量子容量的上下界，并描述了其降解性和抗降解性。我们揭示了超加性的相干信息的偏振相关的损失的情况下，与两个字母的量子容量和单字母的量子容量之间的差异超过$7.197 \cdot 10^{-3}$位每量子比特发送，最大的值之间的量子比特输入信道迄今为止报道。
2021-05-29 quant-ph
How to implement the generalized-coherent-state POVM via nonadaptive continuous isotropic measurement
在最近的一封信~[PRL \textbf{121}，130404（2018）]中，宣布可以通过非自适应连续各向同性测量实现自旋相干态POVM。在这篇文章中，用于证明这一点的数学概念将得到更深入的解释。还提供了如何实现一个广义相干态POVM的李群的任何有限维酉表示的更一般的结果。
2019-03-05 quant-ph
High coherent solid-state qubit from a pair of quantum dots
在这篇文章中，我们提出了一个由两个耦合的量子点构建高相干固态量子比特的方案。量子信息存储在电子-空穴对态中，电子和空穴位于不同的点上，通过虚交换腔光子的有效耦合作用，实现了包含任意一对量子比特的通用量子门。
2002-04-05 quant-ph
Comment on 'Secure Communication using mesoscopic coherent states', Barbosa et al, Phys Rev Lett 90, 227901 (2003)
在最近的一封信中，Barbosa等人[PRL 90，227901（2003）]声称，通过使用量子噪声来隐藏数据以防止窃听者，使用明亮的相干脉冲进行安全通信是可能的。我们证明了Barbosa等人方案中的秘密性与量子噪声无关，而是来自发送者和接收者事先共享的密钥。
2005-02-04 quant-ph
Effectiveness of entangled coherent state in quantum metrology
验证了经典外力探测的量子精密测量中存在的几类纠缠相干态的势，并指出在光的探测中存在一类不受量子极限限制的外力探测系统的纠缠相干态.在相位测量等连续参量的精确测量中，具有完全纠缠的纠缠相干态并不具有显著的优势，但我们给出了一个具体的例子，证明了某类纠缠相干态在受外力影响的数字信号的鉴别中具有显著的灵敏检测方案。
2012-01-08 quant-ph
Quantum memory receiver for superadditive communication using binary coherent states
我们提出了一个简单的架构，多模量子存储器的基础上集体读出的经典信息键控使用一对相干态，例如众所周知的二进制相移键控格式。这样的配置使得能够证明在量子信道上的经典通信中的超加性效应，其中传输速率通过应用于多个信道使用的联合检测而变得增强。所提出的方案依赖于最近引入的思想来准备输入符号的Hadamard序列，该Hadamard序列通过线性光学变换映射到脉冲位置调制格式[Guha，S. { \em Phys. Rev. Lett.} { \bf 2011}，{ \em 106}，240502]。我们分析了两个版本的读出直接检测和可选的Dolinar接收器的基础上，实现了最小误差测量的二进制相干状态字母表的个人检测。
2015-12-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Coherent Communication of Classical Messages
我们定义“相干通信”的一个简单的原语，它是等价的能力，发送一个经典的信息与酉或等距操作，并使用它来联系其他资源的量子信息理论。利用相干通信，我们能够推广超密集编码来制备任意的量子态，而不仅仅是经典的消息。我们还推导出单字母公式的经典和量子能力的二分酉门辅助任意固定量的纠缠每次使用。
2004-01-09 quant-ph
Performance of various quantum key distribution systems using 1.55 um up-conversion single-photon detectors
我们比较了各种量子密钥分发（QKD）系统的性能，使用一种新的单光子探测器，它结合了频率上转换的周期性极化锂（PPLN）波导和硅雪崩光电二极管（APD）。比较是基于安全通信速率作为距离的函数的三个QKD协议：Bennett-Bennard 1984（BB84），Bennett，Bennard和Mermin 1992（BBM 92），和相干差分相移键控（DPSK）。我们表明，上转换检测器允许更高的通信速率和更长的通信距离比常用的InGaAs/InP APD的所有三个QKD协议。
2005-06-13 quant-ph
A practical limitation for continuous-variable quantum cryptography using coherent states
在这封信中，首先，我们研究了一个具有后选择过程的连续变量量子密码方案对单个光束分裂攻击的安全性。结果表明，该方案可以安全的传输损失存在由于后选择。其次，我们考虑到正交分布上的高斯噪声，给出了一个利用相干态的连续变量量子密码系统的损失极限。由于多余的噪声减少的损失机制，一个现实的拦截重发攻击，使一个高斯混合的相干态给出了一个损失限制在任何多余的高斯噪声的存在。
2004-03-16 quant-ph
Amplitude-Phase Modulated CVQKD Protocol
在这里，我们报告的性能的离散调制连续变量量子密钥分发协议的基础上，八个和十六个状态的最佳幅度相位键控星座与纯损耗量子信道传输。我们的星座使用相同的振幅和状态概率在一个最佳的四态一维星座模型和应用振幅/相位调制的正交相干态。我们比较得到的结果与传统的$m$ -PSK和$m$ -APK星座的性能。结果表明，使用建议的星座的协议优于传统的星座的基础上的秘密密钥速率和链路距离。特别是，我们的协议是能够实现可行的SKR的低透射率制度，$τ<0.2$。
2022-04-19 quant-ph
All-Gaussian State Discrimination Beyond the Coherent Helstrom Bound
针对BPSK信号判别问题，提出仅用高斯光学（位移压缩态和零差探测）实现低于相干态任何测量错误率的方案，无需达到Helstrom界。
2025-10-27 quant-ph
Near-optimal discrimination of displaced squeezed binary signals using displacement, inverse-squeezing, and photon-number-resolving detection
Information Support Force Engineering University（信息支援部队工程大学）；Guangxi Key Laboratory of Multimedia Communications and Network Technology, Guangxi University（广西大学）；Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography, SSF IEU（河南量子信息与密码学重点实验室）；Wuhan Maritime Communication Research Institute（武汉海事通信研究所）
本文提出反压缩Kennedy接收器，用于区分二进制相位调制位移压缩真空态，通过反压缩增强光子数对比度，实现超越标准量子限和Helstrom界，且在实际参数下保持鲁棒性。
2026-05-12 physics.optics quant-ph
Explicit asymptotic secret key rate of continuous-variable quantum key distribution with an arbitrary modulation
建立了任意调制相干态的连续变量量子密钥分发的渐近密钥速率的解析下界。以前，这样的界限仅适用于高斯调制的协议，并且在简单的相移键控调制的情况下存在数值界限。后者的边界是作为凸优化问题的解获得的，我们的新分析边界与Ghorai等人的结果相匹配。（2019），达到数值精度。正交幅度调制（QAM）的更相关的情况下，不能与以前的技术进行分析，由于其大量的相干态。我们的界限表明，相对较小的星座大小，比如64个状态，基本上足以获得接近真正的高斯调制的性能，因此是连续变量量子密钥分发的大规模部署的一个有吸引力的解决方案。当调制由任意状态组成时，我们也得到了类似的界限，不一定是纯的。
2021-09-06 quant-ph
Experimental observation of coherent-information superadditivity in a dephrasure channel
我们提出了一种实验方法来构建一个去相位通道，它包含了去相位和擦除噪声，可以作为一个有效的工具来研究相干信息的超加性。通过使用三重去相位信道，观察到相干信息的超加性，并发现零单字母相干信息和零量子容量之间存在实质性的差距。特别地，我们发现当n个信道使用的相干信息为零时，在信道使用次数较大的情况下，它将变为正。这些现象表现出比以往工作更明显的相干信息的超加性，并证明了更高的阈值非零量子容量。我们的实验也为研究相干信息的非加性和量子信道容量提供了一个有用的平台。
2020-04-15 quant-ph
Asymptotic security of continuous-variable quantum key distribution with a discrete modulation
建立了相干态离散调制下连续变量量子密钥分发的渐近密钥速率的一个下界。该界是有效的集体攻击，并通过制定一个半定规划的问题。我们说明了我们的一般方法与正交相移键控（QPSK）调制方案，并表明，超过100公里的距离是可以实现的现实值的噪声。我们还讨论了更复杂的正交幅度调制（QAM）计划的应用。这项工作是一个重要的一步，建立完整的安全性的连续变量协议与离散调制在有限大小的制度，并开辟了道路，大规模部署这些协议的量子密钥分发。
2019-06-26 quant-ph
Number-phase entropic uncertainty relations and Wigner functions for solvable quantum systems with discrete spectra
本文研究了几个可解非简并量子系统的广义相干态的数相熵测不准关系和数相Wigner函数。利用时间稳定的Gazeau-Klauder相干态，我们还研究了所考虑的物理系统的数相熵不确定性和Wigner函数的时间演化。
2009-09-13 quant-ph
Basic Properties of Coherent and Generalized Coherent Operators Revisited
本文简要回顾了凝聚算子的一些基本性质（矩阵元、迹、Glauber公式），并研究了基于李代数su（1，1）的广义凝聚算子的相应性质。并提出了一些问题。
2000-09-18 hep-th math-ph math.MP
Long distance measurement-device-independent quantum key distribution with coherent-state superpositions
采用诱骗态方法的与测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）被认为可以在实际的量子密钥分发系统中安全地抵御各种黑客攻击。最近，相干态叠加（CSS）作为单光子量子比特的替代方案出现在量子信息处理和计量学中。在这封信中，CSS被用作MDI-QKD的源代码。我们提出了一种分析方法，给出了两个严密的公式来估计产量的下限和误码率的上限。我们利用标准的统计分析和Bundoff界进行参数估计。在长距离MDI-QKD中，Droff界可以提供较好的界。结果表明，在有限数据情况下，与弱相干态相比，CSS的安全传输距离和安全密钥速率都有显著提高。
2014-09-19 quant-ph
Quantum Encryption in Phase Space using Displacement Operator for QPSK Data Modulation
在2020年，Kuang和Bettenburg提出了量子公钥分发（QPKE），它利用了随机相移门。从那时起，它已经实现了理论上通过模拟和实验在现有的光纤网络。QPKE可以与RSA型方案进行比较，但是在光模拟域中。后来，它被重新命名为相空间量子加密（QEPS），以强调相空间中相干态的加密。然而，在QEPS中使用的相移门限于具有诸如正交相移键控（QPSK）的相移键控的数据调制方案，因为如果将其应用于正交幅度调制（QAM）方案，则其可能在幅度上泄漏数据信息。最近，Kuang和Chan提出了一种新版本的QEPS，称为具有位移门的相空间量子加密或QEPS-d，它克服了具有相移门的QEPS的限制。这是通过引入忽略全局相位因子的减少的位移算子来实现的，使得减少的位移算子可交换，从而有助于在发送和接收处的实现。此外，任何任意位移算子都可以通过相移调制解耦为标准QAM调制，使加密和解密更容易。本文演示了QPSK数据调制的QEPS-d加密的仿真，以说明QEPS-d的功能。
2023-03-01 cs.CR quant-ph
Note on Extended Coherent Operators and Some Basic Properties
这是论文（quant-ph/0009012）的延续。本文推广了相干算子，研究了相干算子的一些基本性质（解纠缠公式、单位分解、对易关系等）。我们还提出了我们工作的观点。
2000-10-09 hep-th math-ph math.MP
Probabilistic pulse-position modulation for classical communication on quantum channels
本文提出概率脉冲位置调制（PPPM），通过将信号以优化概率分布到多个模式上推广 Hadamard 码，并证明其在中等能量区间可获得优于传统 Hadamard 码的可达通信速率。
2025-02-07 quant-ph
Coherent-Light Boosted, Super-Sensitive, Quantum Interferometry
我们在这封信中提出了一个方案，光学干涉。我们利用相干光束激发的双模压缩光，它与移相器相互作用，然后在检测之前再次压缩。我们的理论装置有可能达到远低于散粒噪声限制（SNL）的相位灵敏度。这个新的建议避免了其他设置的缺陷，例如难以创建所需的资源。此外，我们的方案不需要复杂的检测协议，而是只依赖于简单的强度测量。此外，明亮的相干光源“增强”了压缩光，创造了一个非常敏感的设备。该混合方案不依赖于未知组件，并且可以用当前技术构造。在下文中，我们使用算子传播方法来分析这种相对简单的设备。我们推导出相位灵敏度，并提供了一个简单的数值例子，我们的新建议的权力。灵敏度尺度为散粒噪声限制的马赫-曾德尔干涉仪，乘以来自压缩光的子海森堡贡献。
2015-06-14 quant-ph
Quantum key distribution with phase-encoded coherent states: Asymptotic security analysis in thermal-loss channels
我们考虑相干态量子密钥分发的离散字母编码方案。发送方将有限大小的字母表中的字母编码成相干态，相干态的振幅对称地分布在以相空间的原点为中心的圆上。我们研究了这种相位编码的相干状态协议在直接和反向和解假设在通信信道中的损失和热噪声的渐近性能。特别是，我们表明，仅使用四个相移相干态是足够的，用于生成密钥速率的顺序$4 \times 10^{-3}$位每通道使用在约15 dB的损失，在现实的过量噪声的存在下。
2018-03-07 physics.optics quant-ph
Flagged Extensions and Numerical Simulations for Quantum Channel Capacity: Bridging Theory and Computation
本文通过标记扩展技术和数值模拟研究量子信道容量，验证了幅度退相干信道的退化性及去极化信道的多字母超加性。
2026-01-18 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum speed limit and stability of coherent states in quantum gravity
本文利用相干态期望值程序及其最近发展的算法工具，研究了圈量子引力中宇宙相干态的动力学性质。为此，量子速度限制是适应量子引力，产生必要的一致性检查的任何建议的稳定家庭的状态。为了展示所开发的工具的强度，它们被应用于一个突出的模型：量子标量约束的欧几里德部分。我们报告的方差，这个约束评估的相干态的一个家庭，在很短的时间内，这个家庭通过量子速度限制测试，允许从一个相干态过渡到另一个。
2022-06-21 gr-qc hep-lat quant-ph
"Stringy" Coherent States Inspired By Generalized Uncertainty Principle
在这封信中，我们明确地构造了直接满足广义不确定原理（GUP）的非对易谐振子的广义相干态。我们的结果有一个光滑的交换极限。的状态显示分数复兴提供了一个独立的约束上的GUP参数。使用这个和类似的界限，我们得出的最大可能的值（GUP诱导）的最小长度尺度。Mandel参数分析表明，统计量是亚泊松的。
2012-04-16 gr-qc hep-th math-ph
Extinction of Light and Coherent Scattering by a Single Nitrogen-Vacancy Center in Diamond
来自单个量子系统的相干散射光有望获得有价值的量子资源。在这封信中，一个外部激光场有效地耦合到一个单一的氮空位（NV-）在金刚石中心。由此，可以检测直接消光信号并估计NV的消光截面。的确切数量的相干和非相干光子的饱和参数，并揭示了产生相干散射光子和激发的最佳点的最佳点。光谱扩散的理论模型可以解释原子在自由空间中的偏离。介绍的实验技术被用来确定在干涉实验中的紧聚焦的属性，并允许在一个强聚焦光束的古伊相的直接测定。
2016-08-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Entanglement sharing across a damping-dephasing channel
研究联合阻尼-退相干信道上的纠缠蒸馏，提出隔离阻尼噪声的实用方案并推导渐近容量下界，证明现实噪声模型中也存在非可加性。
2025-07-28 cs.IT math.IT quant-ph
Leveraging Reactant Entanglement in the Coherent Control of Ultracold Bimolecular Chemical Reactions
本文提出将反应物纠缠用于超冷双分子化学反应的相干控制，通过两步制备叠加态并优化纠缠量，消除卫星项影响，在 KRb + KRb 反应中实现产物转动态宇称的完美控制。
2025-05-15 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Coherent information of a quantum channel or its complement is generically positive
确定给定的量子信道是否具有传输量子信息的正容量是量子信息理论中的一个基本的公开问题。一般来说，为了检测其量子容量的正值，需要针对信道的无限数量的副本来计算相干信息。然而，在这封信中，我们表明，一个随机选择的通道的单个副本的相干信息几乎肯定是积极的，如果通道的输出空间大于其环境。因此，在这种情况下，通道的单个副本通常足以确定其量子容量的正性。换句话说，具有零相干信息的信道在输出空间大于环境的信道子集中具有零测量。另一方面，如果环境大于通道的输出空间，则通道的补码也会得到相同的结果。
2022-08-03 cs.IT math-ph math.IT
