रैखिक प्रकाशिकी और फोटोडिटेक्शन निकट-इष्टतम स्पष्ट सुसंगत राज्य भेदभाव प्राप्त करते हैं

रैखिक प्रकाशिकी और फोटोडिटेक्शन निकट-इष्टतम स्पष्ट सुसंगत राज्य भेदभाव प्राप्त करते हैं

समय टिकट: 31 मई, 2023 10:12 पूर्वाह्न
स्रोत नोड: 2691519

जसमिन्दर एस। सिद्धू1, माइकल एस. बुलॉक2, सैकत गुहा2,3, तथा कॉस्मो लुपो4,5

1एसयूपीए भौतिकी विभाग, स्ट्रैथक्लाइड विश्वविद्यालय, ग्लासगो, जी4 0एनजी, यूके
2इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग, एरिज़ोना विश्वविद्यालय, टक्सन, एरिज़ोना 85721, यूएसए
3कॉलेज ऑफ ऑप्टिकल साइंसेज, द यूनिवर्सिटी ऑफ एरिजोना, टक्सन, एरिजोना 85721, यूएसए
4डिपार्टिमेंटो इंटरएटेनियो डि फिसिका, पोलिटेक्निको और यूनिवर्सिटा डि बारी, 70126 बारी, इटली
5INFN, सेज़ियोन दी बारी, 70126 बारी, इटली

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सार

क्वांटम विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र की सुसंगत अवस्थाएँ, आदर्श लेजर प्रकाश का क्वांटम विवरण, ऑप्टिकल संचार के लिए सूचना वाहक के रूप में प्रमुख उम्मीदवार हैं। उनके क्वांटम-सीमित अनुमान और भेदभाव पर साहित्य का एक बड़ा समूह मौजूद है। हालाँकि, सुसंगत राज्यों के स्पष्ट राज्य भेदभाव (यूएसडी) के लिए प्राप्तकर्ताओं की व्यावहारिक अनुभूतियों के बारे में बहुत कम जानकारी है। यहां हम इस अंतर को भरते हैं और रिसीवर्स के साथ यूएसडी के एक सिद्धांत की रूपरेखा तैयार करते हैं जिन्हें नियोजित करने की अनुमति है: निष्क्रिय मल्टीमोड रैखिक प्रकाशिकी, चरण-स्थान विस्थापन, सहायक वैक्यूम मोड और ऑन-ऑफ फोटॉन डिटेक्शन। हमारे परिणाम दर्शाते हैं कि, कुछ व्यवस्थाओं में, ये वर्तमान में उपलब्ध ऑप्टिकल घटक आम तौर पर कई, मल्टीमोड सुसंगत राज्यों के निकट-इष्टतम स्पष्ट भेदभाव को प्राप्त करने के लिए पर्याप्त हैं।

विशेष रुप से प्रदर्शित छवि: मल्टी-मोड रैखिक निष्क्रिय प्रकाशिकी, चरण-स्थान विस्थापन संचालन, सहायक वैक्यूम मोड और मोड-वार ऑन-ऑफ फोटॉन डिटेक्शन का उपयोग करके एक स्पष्ट रिसीवर डिज़ाइन का उदाहरण।

लोकप्रिय सारांश

क्वांटम-संवर्धित रिसीवर नई क्वांटम प्रौद्योगिकियों में सबसे आगे हैं। ऑप्टिकल संचार में अनुप्रयोगों के लिए, वे कई गैर-ऑर्थोगोनल क्वांटम राज्यों के लिए बेहतर भेदभावपूर्ण क्षमताएं प्रदान करते हैं। क्वांटम सेंसिंग, संचार और कंप्यूटिंग में सूचना वाहक के रूप में उनकी महत्वपूर्ण भूमिका को देखते हुए कमजोर सुसंगत राज्य वर्णमाला के लिए यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया क्वांटम रिसीवर व्यावहारिकता को उच्च प्रदर्शन के साथ जोड़ता है, जहां उत्तरार्द्ध को योग्यता के उपयुक्त कार्य-निर्भर आंकड़े के माध्यम से निर्धारित किया जाता है, स्पष्ट राज्य भेदभाव (यूएसडी) के ढांचे के भीतर, क्वांटम रिसीवर को त्रुटि के बिना एक अज्ञात स्थिति की पहचान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है और इसकी किसी अनिर्णायक घटना को प्राप्त करने की न्यूनतम औसत संभावना के संदर्भ में प्रदर्शन को बेंचमार्क किया जाता है।

क्वांटम राज्यों के विभिन्न परिवारों के लिए यूएसडी के लिए वैश्विक सीमा स्थापित करने के लिए समर्पित साहित्य का एक विस्तृत समूह है, जिसमें अर्धनिश्चित प्रोग्रामिंग और यहां तक ​​​​कि सटीक विश्लेषणात्मक समाधान भी शामिल है जहां राज्यों में समरूपता की अनुमति है। ये दृष्टिकोण विश्व स्तर पर इष्टतम यूएसडी माप के लिए औपचारिक गणितीय विवरण प्रदान करते हैं लेकिन एक स्पष्ट या व्यवहार्य रिसीवर निर्माण प्रदान करने में कम हैं। आश्चर्यजनक रूप से, चरण-शिफ्ट कुंजीयन तारामंडल से परे सुसंगत राज्यों के लिए व्यावहारिक यूएसडी रिसीवर के बारे में बहुत कम जानकारी है, और क्या वे वैश्विक सीमा हासिल कर सकते हैं।

इस अंतर को पाटने के लिए, हम USD के लिए एक नया सिद्धांत स्थापित करते हैं जो व्यावहारिक माप योजनाओं के तहत काम करता है। विशेष रूप से, हमारे रिसीवर केवल सीमित संसाधनों का लाभ उठाते हैं, जैसे मल्टी-मोड रैखिक निष्क्रिय प्रकाशिकी, चरण-स्थान विस्थापन संचालन, सहायक वैक्यूम मोड और मोड-वार ऑन-ऑफ फोटॉन डिटेक्शन। हम रिसीवरों के कई वर्ग विकसित करते हैं, जिनमें से प्रत्येक सुसंगत राज्य समूह के विशिष्ट गुणों के अनुकूल है। हम अपने सिद्धांत को कई सुसंगत-राज्य मॉड्यूलेशन पर लागू करते हैं और यूएसडी पर मौजूदा वैश्विक सीमाओं के प्रदर्शन को बेंचमार्क करते हैं। हम प्रदर्शित करते हैं कि कुछ व्यवस्थाओं में यह व्यावहारिक, फिर भी प्रतिबंधित, भौतिक संचालन का सेट आमतौर पर लगभग इष्टतम प्रदर्शन देने के लिए पर्याप्त है। यह कार्य सुसंगत अवस्थाओं के निकट-इष्टतम USD को सक्षम करने के लिए रिसीवरों के डिज़ाइन को समझने और उसमें महारत हासिल करने के लिए एक सैद्धांतिक रूपरेखा स्थापित करता है।

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द्वारा उद्धृत

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