Quantum advantage prediction in turbulent free-space quantum illumination
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Xiangtan University（湘潭大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
针对大气湍流下量子照明优势实时评估难题，提出基于Kolmogorov-Arnold网络的物理驱动框架，将气象观测映射到量子信道动态，实现量子优势退化量化。
2026-07-02 quant-ph
Microwave quantum illumination with correlation-to-displacement conversion
本文扩展微波量子照明的关联-位移转换模块以容纳实验缺陷，提出返回信号放大，并结合 Kennedy 接收器与光子数分辨检测分析理想及噪声条件下的量子检测优势。
2023-03-31 quant-ph
Quantum illumination with multiplexed photodetection
在使用同时和最佳测量的方案中，使用光的量子态进行物体检测的优势通常会得到强调。在这里，我们描述了一个理论上但实验上可实现的量子照明方案的基础上，非同时和非最佳的测量，可以保持这一优势。特别地，我们研究了多重点击预示的双模压缩真空态作为量子照明过程中的探测信号。与多点击预示相关联的条件信号强度的增加大于来自单个检测器预示信号的条件信号强度的增加。我们的研究结果表明，有损耗的外部条件下，目标对象的存在，可以揭示使用多点击测量较早。我们通过基于蒙特卡罗模拟的连续拍摄测量来证明这一点。
2022-09-22 quant-ph
Quantum Illumination with a Hetero-Homodyne Receiver and Sequential Detection
本文提出用于量子照明目标检测的外差-零差级联POVM接收机，无需返回光与闲置光量子相互作用，并在序贯检测协议中实现相对经典雷达最高9 dB优势。
2023-07-14 quant-ph
Detection of the Quantum Illumination Measurement
在这份报告中，我们讨论了从量子照明协议中检测目标信号的可能性，该协议可以作为量子雷达。我们假设一个简单的通用检测方案的目标和研究，如果它是可能的，发现量子照明测量和在什么条件下考虑微波政权。假设许多简化，我们发现，量子照明测量的检测的可能性或优势强烈依赖于量子照明协议的实现。
2019-06-25 quant-ph
Theoretical comparison of quantum and classical illumination for simple detection-based LIDAR
当用于具有基于盖革模式单光子检测器的简单且现实的检测方案的LIDAR时，在量子照明方案中使用非经典光提供了优于经典照明的优点。在这里，我们提供了一个分析，占额外的信息时，探测器不火，通常被忽视，并显示量子照明的性能改善。此外，我们提供了一个理论框架量化性能的量子和经典照明简单的目标检测，显示参数存在的量子优势。知识的制度，表现出量子优势将告知在可能的实际量子激光雷达利用非经典光可以实现。
2021-08-18 physics.optics quant-ph
Microwave Quantum Illumination with Optical Memory and Single-Mode Phase-Conjugate Receiver
提出一种带光学存储器的微波量子照明测试平台，并设计单模相位共轭接收器，在存储器有损时通过高协同性保持量子优势，实现接近最大量子优势的性能。
2024-05-23 quant-ph
Channel Superposition Mitigates Photon Loss Errors in Quantum Illumination
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Chengdu University of Technology（成都理工大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）
本文提出用信道叠加框架（ICO与PS-DE）缓解量子照明中的光子损耗误差，证明两者均可获得优于标准量子照明的性能，其中ICO因利用共享环境产生更强干涉而更鲁棒。
2025-11-07 quant-ph
Quantum illumination using polarization-path entangled single photons for low reflectivity object detection in noisy background
本研究实验演示了利用偏振和路径自由度纠缠的预示单光子进行量子照明，通过多路径非干涉测量有效隔离背景噪声，在低至0.03的信噪比下实现了低反射率物体的检测与测距，推动了单光子量子雷达与成像的发展。
2023-09-15 quant-ph
Limits of independent and identical measurements for quantum illumination with an unknown return phase
National Defense Academy of Japan（日本防卫大学校）
本文针对未知回波相位的量子照明，证明采用独立同分布测量时，纠缠无法提升检测性能，非纠缠相干光已达性能极限，无量子优势。
2026-08-17 quant-ph
Overarching framework between Gaussian quantum discord and Gaussian quantum illumination
我们将在嘈杂环境中照亮物体的问题转化为通信协议。探测器被发送到环境中，物体的存在或不存在构成了探测器上编码的信号。然后测量探针以解码信号。我们用两种不同的高斯探针-Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）态和相干态计算了编码和接收信号之间的Holevo信息和可访问信息的边界。我们还评估了在编码过程中消耗的EPR探针的高斯不和谐。我们发现，Holevo量子优势，定义为从EPR和相干态探针获得的Holevo信息之间的差异，是近似等于消耗的不和谐。这些量在低物体反射率和低探测能量的典型照明状态下变得精确。因此，我们表明，不和谐的资源负责的量子优势在高斯量子照明。
2017-02-28 quant-ph
Receiver Design to Harness Quantum Illumination Advantage
一种使用由自发参量下变频（SPDC）产生的纠缠光的光发射机，结合最佳量子光接收器（其实现方式尚不清楚）原则上能够在最佳接收非纠缠相干态激光雷达上获得高达6 dB的误差概率指数增益，以检测受到纠缠的远处目标的存在-在自由空间链路中的断损和噪声[Lloyd'08，Tan'08]。我们提出了一个明确的设计结构化的量子照明接收器，它与SPDC发射器一起显示，以实现高达3 dB的误差指数的优势，超过经典的传感器。除了是相当可行的原理验证演示，这是我们所知的第一个结构化设计的量子光学传感器的目标检测，优于相当最好的经典激光雷达传感器明显在低亮度，有损和嘈杂的操作制度。
2009-04-30 physics.optics quant-ph
Quantum illumination for enhanced detection of Rayleigh-fading targets
量子照明（QI）是一种纠缠增强的传感系统，其性能优势超过了可比的经典系统生存在纠缠打破的情况下的损失和噪声困扰的使用。特别地，用于区分目标不存在或存在的相等可能假设的QI的误差概率指数比使用相同发射功率的最佳经典系统的误差概率指数高6 dB。然而，这种性能优势假定目标回波（当存在时）具有已知的幅度和相位，这种情况在激光雷达应用中很少发生。在激光雷达波长下，大多数目标表面足够粗糙，以至于它们的返回是斑点状的，即，它们具有瑞利分布的振幅和均匀分布的相位。QI的光参量放大器接收器--它为具有已知幅度和相位的返回提供了优于经典的3 dB的误差概率指数--未能为瑞利衰落目标提供任何性能增益。我们表明，和频生成接收器[物理。118，040801（2017）] -其非衰落目标的错误概率指数达到QI的最佳经典操作的全部6 dB优势-优于瑞利衰落目标的经典系统。在这种情况下，QI的优势是次指数的：当$M\barκN_S/N_B \gg 1$，其中$M\gg 1$是QI发射机的时间带宽乘积，$N_S \ll 1$是其亮度，$\barκ$是目标的平均反射率，而$N_B$是背景光的亮度时，其误差概率比经典系统低$1/\ln(M\barκN_S/N_B)$倍。
2017-07-19 quant-ph
Quantum illumination using polarization-entangled photon pairs for enhanced object detection
本文实验证明偏振纠缠光子对量子照明可检测反射率低至0.05、信噪比0.003的目标，CHSH类关联度量对损耗噪声鲁棒，并能估计反射率。
2024-10-23 quant-ph
Classical benchmarking for microwave quantum illumination
量子照明（QI）理论上承诺高达6dB的误差指数优势，在目标检测的最佳经典协议。该优点通过包括非常高的背景的状态而最大化，当考虑微波操作时，这自然发生。这样的制度有众所周知的实际局限性，虽然很明显，理论上，在微波相关的经典基准的知识是缺乏的。用于信号检测的放大器的要求必然使得这里的最佳经典协议不同于传统上使用的协议，并且仅适用于光域。在这项工作中，我们概述了什么是真正的经典基准微波QI使用相干态，提供了新的界限的错误概率和封闭式的接收机工作特性（ROC），最佳的（基于量子相对熵）和零差检测方案。我们还提出了一种替代源生成程序的基础上的相干态，这表明有可能达到经典的光学应用中实现的最佳性能。我们提供了相同的界限和措施，这样的源的性能，并讨论其潜在的效用，在未来的室温量子探测方案在微波。
2021-09-01 quant-ph
Quantum Illumination with Symmetry-Constrained Random Unitaries
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Centre of Excellence in Quantum Information, Computation, Science and Technology（量子信息、计算科学与技术卓越中心）
利用对称分辨子空间的Haar随机探针态，研究量子照明在噪声环境中的优势，发现固定电荷扇区的典型态可实现与最大纠缠探针相同的渐近量子照明优势，揭示操作资源可推广至大对称保护关联子空间。
2026-06-16 physics.optics quant-ph
High-Dimensional Bell States: A Paradigm Shift for Quantum Illumination
本研究解决离散变量态量子照明性能表征的开放问题，提出新型量子测量方法，证明高维最大纠缠M模Bell态在噪声环境下的性能优势，打破连续变量态主导认知，推动离散变量量子传感研究。
2024-07-10 quant-ph
Enhancement in the mean square range delay accuracy by means of multiple entangled photon states quantum illumination
本文提出多纠缠光子态量子照明方法，通过推广Lloyd协议至双光子信号态，在降低错误概率和积分时间的同时提升距离延迟测量精度。
2023-05-09 physics.app-ph quant-ph
Quantum illumination via frequency-mode-based correlation-to-displacement conversion
针对量子照明中关联到位移转换因模式数量庞大而难以实现的问题，提出频率模式纠缠源、跨模式外差探测与腔增强量子脉冲门的集成框架。
2025-02-28 physics.optics quant-ph
Quantum Illumination with Gaussian States
光发射器照射包含明亮的热噪声浴的目标区域，其中可能嵌入低反射率物体。从该区域接收的光用于确定物体是否存在。将使用相干态发射器实现的性能与量子照明发射器的性能进行比较，即，一种是采用从自发参量下变频（SPDC）获得的信号波束。通过对从目标区域接收的光与保留的SPDC闲频光束一起进行最佳联合测量，量子照明系统实现了比最佳接收相干态系统在误差概率指数方面的6dB优势。尽管在从目标区域收集的光和保留的闲频光束之间没有纠缠，但该优点仍然存在。
2008-10-02 physics.optics quant-ph
Using random coherent states to mimic quantum illumination
本文提出以强度随机、平均呈热态的相干或相位随机化相干脉冲模拟量子照明，证明其在直接测量下即使反射率低至 $10^{-7}$ 仍可达到相近性能，并给出最优参数的解析条件。
2023-11-03 quant-ph
Quantum illumination with a light absorbing target
在量子照明（QI）协议中，任务是检测目标的存在，该目标通常由部分反射分束器建模。我们分析了当目标吸收落在其上的部分光时QI的性能，从而使场景更加真实。我们提出了一个光学设置，模拟目标与这些特性，并探讨其在量子域中的可探测性的Beschoff绑定（CB）。在无闲频的情况下，我们采用相干态作为量子阱，而在信号-闲频方案中采用双模压缩真空（TMSV）态。在这两种情况下，我们报告的吸收引起的检测效率的提高，降低CB与吸收量的增加。有趣的是，我们表明，在吸收的存在下，更强烈的热背景可以导致目标检测效率提高。此外，我们观察到，量子优势仍然存在，即使是有限的吸收量。然而，我们发现，由TMSV提供的量子优势随着吸收单调下降，并在高吸收区变得非常小。我们还证明了在低反射率和吸收的限制下，相干态和TMSV态在各自的设置（无空闲和信号空闲）中的最优性。
2021-11-01 quant-ph
Experimental Quantum Target Detection Approaching the Fundamental Helstrom Limit
量子目标检测是一种新兴的应用，它利用纠缠来增强对物体存在的感知。虽然最近已经报道了某些情况下的几个实验演示，但由于未知的最佳测量，Helstrom极限所施加的单次检测极限尚未达到。在这里，我们报告的量子目标探测，也被称为量子照明，在单光子极限的实验演示。在我们的实验中，最大纠缠光子对中的一个光子被用作探测信号，并在接收端实现了相应的最佳测量。我们探讨了在不同区域的参数空间的检测问题，并验证了量子优势存在，即使在传统的照明，所有的经典方案成为无用的禁区。我们的研究结果表明，量子照明打破了经典的限制高达40%，同时接近Helstrom极限所施加的量子极限。这些结果不仅展示了量子照明的优越性，而且显示了其在目标检测方面的潜在价值。
2021-07-24 quant-ph
A detailed description of the experimental realisation of quantum illumination protocol
在过去的几年里，对量子态特定性质的利用揭示了实现超越经典极限的任务的可能性，创造了量子技术的新领域[1，2，3，4，5，6，7，8，9]。其中，量子精密测量和成像旨在提高利用非经典特征（如压缩和量子相关性（纠缠和不协调态））的测量的灵敏度和/或分辨率[10，11，12，13，14]。然而，在大多数现实场景中，损耗和噪声会抵消采用量子策略的优势[15]。在本文中，我们详细描述了第一个实验实现的量子照明协议，旨在目标检测在噪声环境中，保持了强大的优势，即使在存在大量的噪声和损失的经典同行。该实验受[16，17，18，19]（另见[20，21]）中阐述的理论思想的启发，仅利用双光束中的光子数相关性进行。因此，由于其简单性，它可以找到广泛的用途。更重要的是，通过挑战普遍认为量子技术的实际应用受到其对噪声和损失的脆弱性的限制，它为它们的实际应用铺平了道路。
2013-07-15 quant-ph
Entanglement-enhanced Neyman-Pearson target detection using quantum illumination
量子照明（QI）提供基于纠缠的目标检测-在纠缠破坏环境中-其性能明显优于最佳经典照明目标检测。QI的性能优势是建立在贝叶斯设置与目标假定同样可能是缺席或存在和错误概率作为性能度量。然而，雷达理论避开了贝叶斯方法，更倾向于内曼-皮尔逊性能准则，以避免准确分配目标存在和不存在的先验概率以及虚警和脱靶错误的适当代价的困难。我们最近报道了一种架构-基于和频生成（SFG）和前馈（FF）处理-最小错误概率QI目标检测与目标存在和不存在的任意先验概率。在本文中，我们使用我们的FF-SFG接收的结果，以确定接收机的工作特性-检测概率与虚警概率-最佳QI目标检测下的内曼-皮尔逊准则。
2017-03-07 quant-ph
Performance analysis for high-dimensional Bell-state quantum illumination
本文分析Pannu等人提出的高维贝尔态量子照明的有限维性能，发现纠缠维度存在阈值，低于无量子优势，高于渐近逼近Nair-Gu界，且达到有用错误概率所需维度高于高斯态方案。
2024-09-19 quant-ph
Target Detection via Quantum Illumination: Range Equation
介绍了基于高斯态量子照明的目标检测的基本原理。这种系统的性能与它的经典对应物进行了比较，后者采用了最经典的光态，即，相干态，以照射目标区域。通过推导最大距离方程，我们已经证明了基于量子照明的目标检测系统在低传输功率下特别有利，这使得这些系统适合于短距离应用，如生物医学成像或隐蔽检测方案。
2021-08-23 physics.app-ph quant-ph
Noiseless linear amplification in quantum target detection using Gaussian states
量子目标检测的目的是利用量子技术来实现目标检测的性能，而这是通过纯粹的经典手段无法实现的。量子照明就是一个例子，基于信号-空闲纠缠，有希望在误差指数上比其最佳经典对应物有潜在的6 dB优势。到目前为止，实现这种最佳接收的接收器设计仍然难以捉摸，许多基于高斯过程的建议似乎无法利用高斯状态源中包含的量子信息。本文考虑在基于量子照明的量子目标检测协议的检测阶段使用无噪声线性放大器。这种非高斯放大器提供了一种在不增加噪声的情况下概率性地放大输入信号的手段。考虑对称性假设检验，导出了双模压缩真空态和相干态经典基准的量子相干态的量子相干态的探测误差界，并分析了探测误差概率的极限。我们的研究结果表明，在这样的方案中，潜在的量子优势被放大，即使在量子照明单独提供没有优势的制度，从而扩展其潜在的用途。对于相干态，情况就不同了，相干态的性能一般受没有放大的情况的限制。
2022-06-14 quant-ph
Quantum illumination with asymmetrically squeezed two-mode light
我们提出了高斯量子照明（QI）协议，利用非对称压缩双模（ASTM）状态，通过施加单模压缩操作的初始双模压缩真空（TMSV）状态的每个模式产生，以克服有限的亮度TMSV状态。我们表明，最佳接收机的性能提高了本地压缩操作的信号模式，而一个现实的接收机的性能可以提高本地压缩操作的两种输入模式。在信号模式的平均光子数一定的情况下，当初始TMSV态的平均光子数存在一个拍频经典照明的阈值时，ASTM态的QI性能可以接近TMSV态。我们还验证了量子不和谐不能是一个资源的量子优势在高斯QI使用ASTM状态，这是一个反例，以前的索赔。
2021-07-19 quant-ph
Quantum Illumination Advantage for Classification Among an Arbitrary Library of Targets
该论文利用微扰理论证明，在低亮度、高损耗和高热背景条件下，高斯态纠缠量子照明相比经典相干态照明，在区分任意目标库时Chernoff指数有4倍优势，并给出通用解析表达式。
2024-08-24 cs.IT math.IT quant-ph
One-Shot Detection Limits of Quantum Illumination with Discrete Signals
探测隐形目标存在的一种微创方法是用单光子探测并分析反射信号。这种传统的检测方案的效率可以通过量子照明的方法来提高，其中利用纠缠来打破经典极限。问题是，什么是最佳的量子态，使我们能够以最小的误差达到检测极限？在这里，我们解决这个问题的离散信号，推导出一个完整的和一般的一组分析解决方案，为整个参数空间，它可以分为三个不同的区域，在传统的和量子照明的相图的形式。有趣的是，当目标的反射率小于某个临界值时，所有接收到的信号都变得无用，即使使用纠缠资源也是如此。然而，确实存在量子照明可以提供优于传统照明的优势的区域;在那里，最佳信号状态是具有与环境状态的光谱成反比的纠缠光谱的纠缠状态。这些结果不仅在量子雷达等应用中施加了基本限制，而且还表明了如何对微创检测的攻击免疫。
2018-01-23 quant-ph
Single-shot detection limits of quantum illumination with multi-qudit states
Agency for Defense Development（国防发展局）
研究多量子态在白噪声环境下提升量子照明单次检测性能的机制，发现纠缠类型对性能影响显著，最优态为最大纠缠双体态组合。
2025-12-31 quant-ph
Imperfect photon detection in quantum illumination
研究量子照明中微波域单光子计数方案在现实探测参数下的性能，发现考虑双混频器输出及相关光子计数（CPC）时，两输出对光子数分辨的要求高度不对称。
2023-08-04 quant-ph
Quantum illumination via quantum-enhanced sensing
量子增强感测的目标是增强对输入量子态的参数灵敏度，而量子照明的目标是在强噪声环境中增强对输入纠缠态的目标检测能力。在这里，我们提出了一个级联之间的量子增强传感和量子照明，可以采取量子优势超过经典的限制。首先，干涉测量中的相位感测经由量子费舍尔信息连接到目标感测。其次，研究了噪声量子增强传感中的目标灵敏度。例如，在相同的输入态能量下，N光子纠缠态可以表现出比双模压缩真空态和可分离相干态更好的性能。最后，通过进行光子数差测量，将噪声目标灵敏度与信噪比相关联，该信噪比与区分目标存在和不存在的最小误差概率相关联。我们发现，目标的灵敏度和信噪比可以提高与增加热噪声。
2021-01-20 quant-ph
Enhanced absorption microscopy with correlated photon pairs
通过利用光的量子态进行照明，可以以超过标准量子极限的精度实现精确的相位和吸收估计。尽管量子态对于精确测量具有重要意义，但在噪声环境中量子态是脆弱的，这导致难以揭示量子优势。在这项工作中，我们提出了一个方案，以提高光学吸收估计精度，通过使用相关光子对自发参量下转换作为照明。当损耗低于临界值时，该方案的性能优于经典照明。在实验上，该计划是由扫描透射型显微镜，使用相关光子照明。结果，对于具有$0.98$透射率的单层石墨烯，双光子图像的信噪比（SNR）显示出比单光子图像的信噪比增强$1.36$倍。当采用多模压缩态作为照明光源时，这种增强因子会更大。
2018-07-04 quant-ph
Enhanced standoff sensing resolution using quantum illumination
损耗和噪声很快破坏了量子纠缠。尽管如此，最近的工作表明，正交纠缠光源可以在相同平均发射功率的所有经典状态源中获得实质性的性能优势，这些经典状态源的损耗和噪声使它们纠缠中断，例如，远距离目标检测。在本文中，我们在将这种量子照明范例扩展到光学成像领域，即，以获得用于间隔光学感测的更好的空间分辨率。我们的规范成像方案-限制，为简单起见，一个横向尺寸-被认为是解决一个与两个紧密间隔的同相镜面反射点目标。我们表明，纠缠态发射机，它使用连续波泵浦自发参量下变频（SPDC），实现了错误概率指数，超过了所有经典状态发射机相同的平均功率。使用这些误差指数的结果，我们找到最终的空间分辨率限制相干状态和SPDC成像系统，使用各自的量子最优接收器，从而量化后者的空间分辨率优势。我们还提出了一种结构化的光接收器，理想情况下能够利用3 dB（全6 dB）的误差概率指数的增益，可实现的SPDC发射机和它的量子最优接收器。
2010-12-12 quant-ph
Noisy receivers for quantum illumination
量子照明（QI）在目标检测中具有前所未有的性能，但围绕其实现存在各种问题。在目标范围是一个问题，信号和闲置重组形成了一个关键的障碍，该协议的成功。如果在空闲模式上执行测量仍然可以产生量子优势，则可以潜在地减轻这种情况。在本文中，我们调查的QI协议一般相关的高斯源和研究的相位共轭（PC）接收机，推导出相关的SNR的信号和空闲的能量，和它们的互相关，这可能是很容易适应，将由于高斯测量增加的噪声。我们确认，外差测量上的空闲模式导致的性能渐近接近零差检测的相干态。然而，如果信号模式受外差影响，但空闲模式保持干净，则性能渐近地接近PC接收机的性能，而没有任何增加的噪声。
2020-06-08 quant-ph
Microwave quantum illumination using a digital receiver
量子照明是一种强大的传感技术，它利用纠缠的信号-空闲光子对来提高在明亮的热噪声环境中的低反射率物体的检测效率。在低信号功率下，与经典策略相比的优势尤其明显，这一特征可以使该协议成为非侵入性生物医学扫描或低功率短程雷达的理想原型。在这项工作中，我们实验研究的概念，在微波频率的量子照明。我们使用约瑟夫森参量转换器产生纠缠场，在自由空间检测装置中照射1米距离处的室温物体。我们实现了一种基于线性正交测量的数字相位共轭接收机，在相同条件下，尽管信号路径存在纠缠破坏，其性能仍优于对称的经典噪声雷达。从实验数据出发，我们还模拟了理想闲频光子数检测的情况，与相对经典基准相比，这导致了量子优势。我们的研究结果突出了微波量子线路的第一个室温应用的机会和挑战。
2020-01-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Contextual advantages and certification for maximum confidence discrimination
量子信息理论中最基本的结果之一是没有一种测量方法可以完全区分非正交的量子态。在这项工作中，我们调查的量子优势歧视任务的非上下文理论，通过考虑最大的置信度测量，统一不同的策略的量子态歧视，包括最小误差和明确的歧视。我们首先表明，最大的信心歧视，以及明确的歧视，包含上下文的优势。然后，我们考虑一个半设备独立的情况下，证明最大的置信度测量。该场景自然包含未检测到的事件，使其成为探索最大置信度测量的自然环境。我们证明了量子理论中的最大置信度也包含了上下文优势。我们的研究结果建立了量子理论的优势，一个经典的模型可能会出现在一个现实的情况下的歧视任务。
2021-12-17 quant-ph
Quantum Illumination with a generic Gaussian source
为了降低量子照明对纠缠的要求，我们研究了发送端的高斯态族，以及接收端的最优联合量子测量的性能.我们发现，最大的纠缠是不是严格必要的，以实现量子优势的相干态发射机的经典基准，在对称和非对称假设检验的设置。在进行这种量子经典比较的同时，我们还研究了一个合适的参数机制，用于潜在的短程雷达（或扫描仪）应用。
2020-07-01 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Imaging Through Noise With Quantum Illumination
背景光和传感器噪声的存在会降低图像的对比度。为了克服这种退化，人们建立了利用光子对之间的空间相关性的量子照明协议的理论（Science 321（2008）、Physics Review Letters 101（2008））。在这里，我们展示了第一个全场成像系统，使用量子照明，通过增强的检测协议。利用我们目前的技术，我们实现了对5阶背景光和杂散光的抑制，并且还报告了高达5.5倍的图像对比度改善，这对环境噪声和传输损耗都具有弹性。量子照明协议与通常的量子方案的不同之处在于，即使在存在噪声和损耗的情况下也保持了优势。我们的方法可以使基于实验室的量子成像应用于现实世界的应用中，其中背景光和噪声的抑制是重要的，例如在低光子通量和量子激光雷达下的成像。
2021-09-20 physics.optics quant-ph
The minimum error probability of quantum illumination
量子照明是一种通过量子探针在噪声环境中检测目标存在的技术。我们证明了双模压缩真空态是非对称鉴别情形下量子照明的最佳探针，目标是在给定假阴性概率的情况下，使假阳性概率的衰减率最小.双模压缩真空态的量子照明提供了一个6 dB的优势，在错误的概率指数相比，相干态的照明。更先进的量子照明策略是否可以提供进一步的改进，一直是一个长期悬而未决的问题。我们的基本结果证明，考虑更多的奇异量子态，如多模纠缠态，将一无所获。我们的证明是基于一个新的基本熵不等式的噪声量子高斯衰减器。我们还证明了，没有访问的量子存储器，量子照明的最佳探针是相干态。
2018-07-02 math-ph math.MP quant-ph
Revealing spoofing of quantum illumination using entanglement
该研究分析了量子雷达对欺骗的脆弱性，发现由于欺骗机无法重现纠缠，两种欺骗策略均在一定程度上可被检测，其中直接检测策略产生的欺骗保真度更高且更难检测，表明纠缠是量子雷达检测欺骗的新型资源。
2024-10-10 quant-ph
Spoofing resilience for simple-detection quantum illumination LIDAR
本研究扩展量子照明目标探测协议以抵抗欺骗攻击，通过实验参数和量子态表征系统，划定抗欺骗参数空间，证明量子照明在抗欺骗鲁棒性上优于经典照明。
2025-10-28 physics.optics quant-ph
Entanglement-Enhanced Neyman-Pearson Target Detection
针对先验概率未知的实际场景限制，本研究将Neyman-Pearson准则作为量子照明的性能指标，证明了其相对于最优经典照明的无条件量子优势，推动量子增强传感向实用化迈进。
2024-10-10 quant-ph
Quantum-enhanced interferometry by entanglement-assisted rejection of environmental noise
利用光的量子态照明可以改善在诸如损耗、噪声和失相等严重不利条件下的传感和测量任务。先前的结果表明，实现给定精度所需的测量次数略有减少。在这里，我们比较了三种照明策略，估计在嘈杂的，有损干涉仪的相对相位。当包括一个共同的相位波动的噪声过程中，我们表明，使用纠缠探针实现了参数估计精度的优势，尺度与纠缠模式的数量。这项工作提供了一个理论基础，在实验上具有挑战性的条件下，使用高度多模纠缠态的光的实际测量任务。
2021-10-14 quant-ph
Quantum-Enhanced Transmittance Sensing
考虑了热背景光下目标透过率$θ$的估计问题。由于量子估计理论产生基本限制，我们采用有损热噪声玻色子信道模型，该模型描述了许多实际主动照明系统中的传感器-目标相互作用的量子力学（例如，使用光、微波或射频的发射）。我们证明了在低传输功率的限制下，双模压缩真空（TMSV）态的量子照明在所有量子态（不一定是高斯态）上渐近地达到最小量子克拉美-拉奥界（CRB）.我们描述了最佳的接收机结构TMSV输入，并显示其优于其他接收机使用分析和蒙特卡罗模拟。
2022-10-30 quant-ph
Quantifying the source of enhancement in experimental continuous variable quantum illumination
量子照明协议利用相关光束来提高位于非常嘈杂的背景中的部分反射对象的检测概率。最近，在[Lopaeva { \it et al，}，Phys. Rev. Lett. { \bf 101}，153603（2013）]，其中尽管失去了非经典性，但仍保留了增强。在本文中，我们调查的来源，量子优势，在实现。我们引入了一个有效的双模式描述的光源和分析的互信息作为量化的总相关性在有效的双模式图片。在高热化背景下，我们发现纠缠源相对于非纠缠热源的信噪比的提高正好等于相应源的有效互信息的比值。更准确地说，这两个量趋向于由各自互相关的平方比指定的共同极限。通过对实验数据的深入分析，证实了这一理论结果.
2014-08-06 physics.optics quant-ph
Fast Recovery of Niobium-based Superconducting Resonators after Laser Illumination
该研究通过将铌基超导谐振器浸入超流氦-4中，揭示了光致损耗机制，并实现了比真空快三个数量级的谐振恢复，为光-超导集成量子系统的高重复率运行提供了新方案。
2025-07-21 physics.app-ph quant-ph
Entanglement-assisted detection of fading targets via correlation-to-coherence conversion
本研究将关联-位移转换模块的分析扩展到具有随机相位和瑞利分布反射率波动的实际目标，证明纠缠优势虽减弱但仍保持，并实现了非高斯量子通道下的精确高效性能评估。
2022-12-15 quant-ph
Realizing quantum advantage without entanglement in single-photon states
讨论了在不存在量子纠缠但存在非零量子失谐的系统中实现量子优势的问题。提出了一种具有可控反对角元的对称双量子比特$X$态的光学实现。这种方法不需要初始纠缠态，并且它可以生成具有量子不和谐的状态，无论是否有纠缠。我们讨论了如何在两个量子比特博弈的背景下获得量子优势。当纠缠不存在时，最大的量子优势为1/3比特。可比较的量子优势，0.311比特，可以用简化的交易协议来实现，该协议涉及最大优势所需的一个对三个酉操作。
2016-05-02 quant-ph
Twin-beam advantage in quantum LiDAR under correlated noise
Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
研究在相关噪声环境下，使用双光束纠缠态和零差探测实现目标距离与速度联合估计，发现纠缠在相关干扰下提供超越局部压缩的鲁棒性优势。
2026-06-17 quant-ph
Object detection and rangefinding with quantum states using simple detection
本文提出一种基于简单探测器的多脉冲符合数据分析理论框架，纳入非符合数据并提供免校准阈值，量化了嘈杂热环境中量子照明在目标探测与测距上相对经典照明的优势。
2023-08-06 physics.optics quant-ph
Classicalization of Nonclassical Quantum States in Loss and Noise -- Some No-Go Theorems
通过使用非经典的传输状态比经典的性能优势的一般问题被认为是。注意力集中在系统损失是显着的和加性高斯噪声可能存在于接收机的情况下。在总接收态为经典态的假设下，给出了经典态和非经典态的严格输出密度算符表示及其迹距离界。对于在所有模式中具有高损耗的应用，阐明了一个实用的No-Go定理，该定理排除了非经典态相对于经典态具有显著优势的可能性。最近的工作量子照明讨论作为一个例子，我们不去的方法。
2009-08-02 quant-ph
