玻色信道上的隐蔽通信与感知信令

在通信和主动感知中防止信号被检测，需要谨慎控制发射功率。事实上，隐蔽经典和量子通信与感知的平方根定律（SRL）规定，对于 $n$ 次信道使用，每次信道使用的平均输出功率按 $1/\sqrt{n}$ 缩放。实现这一目标的两种策略是扩散信令和稀疏信令。前者在所有 $n$ 次信道使用上发射功率按 $1/\sqrt{n}$ 衰减的信号，便于数学分析。后者则很少发射恒定功率信号，仅在 $n$ 次信道使用中的大约 $\sqrt{n}$ 次上发射，其余时间保持静默。这在与现代数字发射机的兼容性方面提供了显著的实际优势。在此，我们研究有损热噪声玻色信道上的稀疏信令，这类信道从量子层面描述了许多实际信道（包括光学、微波和射频信道）。我们刻画了使可检测性最小化的输入信号态。我们发现了一种违反直觉的最优量子态结构：仅由两个连续光子数态组成的混合态。特别是在低亮度区域，最优信号态是真空态和单光子态的混合。由于这些态通常对通信和主动感知都是次优的，我们探索了由此产生的权衡，并确定了在通信和感知任务中，优化隐蔽性与优化性能之间转换的输入功率阈值。