量子増強古典通信のための量子メッセージによる信念伝搬【JST・京大機械翻訳】

Rengaswamy Narayanan; Seshadreesan Kaushik P.; Guha Saikat; Pfister Henry D.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202216657697653 整理番号：21P0026305

量子増強古典通信のための量子メッセージによる信念伝搬【JST・京大機械翻訳】

Belief Propagation with Quantum Messages for Quantum-Enhanced Classical Communications

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発行年： 2020年03月09日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2021年05月07日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

※このプレプリント論文は学術誌に掲載済みです。なお、学術誌掲載の際には一部内容が変更されている可能性があります。

宇宙ベースレーザ通信では,受信光パルス当りの平均光子数が1よりはるかに小さいとき,個々のパルスバイパルス検出を行う受信機で達成可能な通信容量と変調パルスの長い符号語ブロックに集合する量子最適”結合検出受信機”の間に大きなギャップが存在する。効果は,しばしば「超相加容量」と呼ばれる。本論文では,大きな超加算容量が知られている最も単純なシナリオを考察した:コヒーレント状態バイナリ位相シフトキーイング(BPSK)変調を持つ純粋損失チャネル。2つのBPSK状態は,パルス当たりの平均光子数の関数である内積によって記述される量子ビットの2つの非直交状態に対して概念的にマッピングできる。このマップを用いて,著者らは,量子メッセージ(BPQM)(arXiv:1607.04833)による「信念伝搬」の最近のアイデアに基づく共同検出受信機の量子回路の明示的構築を導いた。最良の”古典的”手法を表す最適パルスバイパルス検出を行う,Dolinar受信機上の性能改善を定量化した。スキームを厳密に解析し,ツリー因子グラフを持つ長さ5二値線形符号の8(BPSK)符号語を識別する最小平均誤差確率の量子限界を達成することを示した。著者らの結果は,BPQM受信機が,このBPSK変調純粋損失チャネルのHolvoe容量を達成するかもしれないことを示唆する。さらに,この受信機回路は,ネコ-基底普遍的量子ビット論理を遂行できる小型,特殊目的,フォトニック量子コンピュータに潜在的に実装できる特定のアプリケーションを目標とする,量子スプリマシー実験のための代替提案を提供する。【JST・京大機械翻訳】

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光通信方式・機器 , 符号理論

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