利用数对角信号态区分量子光学分束器通道：在量子读取和目标探测中的应用
摘要
我们考虑以最小错误概率区分两个具有不等复反射率的光学分束器通道的问题，使用纠缠在M个信号模对和M'个闲置模对上的通用量子探测态，其中信号模从分束器反射，而闲置模无损保留。我们获得了对任意纯输入态都有效的输出态保真度下界。我们将数对角信号（NDS）态定义为信号模密度算符在多模数基下呈对角形式的输入态。对于此类输入态，我们推导了最优错误概率、输出态保真度以及错误概率的Chernoff型上界的级数公式。对于经典数字存储器的量子读取和目标探测（反射率为实值）的特殊情况，我们证明：对于给定的输入信号光子概率分布，具有该分布的NDS态使保真度最小化；对于给定的平均总信号能量N_s，任何具有N_s个总信号光子的多模福克态使保真度最小化。对于理想存储器的读取，证明福克态输入使Chernoff界最小化。对于高损耗条件下的目标探测，推导了一个无显著量子优势（相对于相干态发射机）的不可行结果。针对各种反射率值，比较了数态和双模压缩真空态（或EPR态）发射机相对于相干态发射机在量子读取中的错误概率性能。虽然非经典态总体上优于相干态，但定量性能增益因反射率值而异。
引用
@article{arxiv.1105.4063,
title = {Discriminating quantum-optical beam-splitter channels with number-diagonal signal states: Applications to quantum reading and target detection},
author = {Ranjith Nair},
journal= {arXiv preprint arXiv:1105.4063},
year = {2015}
}
备注
12 pages, 7 figures. This closely approximates the published version. The major change from v2 is that Section IV has been re-organized, with a no-go result for target detection under high loss conditions highlighted. The last sentence of the abstract has been deleted to conform to the arXiv word limit. Please see the PDF for the full abstract