1SUPA 物理系,斯特拉斯克莱德大学,格拉斯哥,G4 0NG,英国
2亚利桑那大学电气与计算机工程系, 美国亚利桑那州图森 85721
3亚利桑那大学光学学院, Tucson, Arizona 85721, USA
4Dipartimento Interateneo di Fisica, Politecnico & Università di Bari, 70126 巴里, 意大利
5INFN, Sezione di Bari, 70126 巴里, 意大利
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抽象
量子电磁场的相干态,理想激光的量子描述,是光通信信息载体的主要候选者。 大量文献存在于他们的量子限制估计和歧视。 然而,对于用于相干状态的明确状态辨别 (USD) 的接收器的实际实现知之甚少。 在这里,我们填补了这一空白,并概述了 USD 的理论,其中接收器允许使用:无源多模线性光学、相空间位移、辅助真空模式和开关光子检测。 我们的结果表明,在某些情况下,这些当前可用的光学组件通常足以实现对多个多模相干态的近乎最优的明确区分。
热门摘要
有大量文献致力于为不同的量子态族建立 USD 的全局边界,包括半定规划,甚至是在状态对称性允许的情况下的精确解析解。 这些方法为全局最优 USD 测量提供了正式的数学描述,但未能提供明确或可行的接收器构造。 令人惊讶的是,对于超出相移键控星座的相干状态的实际 USD 接收器,以及它们是否能够达到全局边界,人们知之甚少。
为了缩小这一差距,我们建立了一种在实际测量方案下运行的美元新理论。 特别是,我们的接收器仅利用有限的资源,例如多模线性无源光学器件、相空间位移操作、辅助真空模式和模式方式开关光子检测。 我们开发了多类接收器,每一种都适合相干态星座的特定属性。 我们将我们的理论应用于许多相干态调制,并将性能与 USD 的现有全球边界进行基准测试。 我们证明,在某些情况下,这种实用但受限的物理操作集通常足以提供接近最佳的性能。 这项工作建立了一个理论框架来理解和掌握接收器的设计,以实现接近最优的相干状态 USD。
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