有损光子信道下相干态光量子通信的非正交多址接入
量子物理
2025-12-09 v1
摘要
相干态在光量子通信（OQC）中受到越来越多的关注。由于相干态固有的非正交性，非正交多址接入（NOMA）自然适用于实现多用户OQC。然而，这在文献中仍未得到探索。本文提出了一种新颖的基于连续干扰消除（SIC）的Kennedy接收机，用于上行NOMA-OQC系统，并提出了一种新的用户发射相干态功率分配方法。关键思想是严格推导所考虑系统的渐近和速率，同时考虑大气湍流、背景噪声和有损光子信道的影响。利用渐近和速率，我们优化用户发射的相干态的平均光子数（或功率）。采用变量替换和逐次凸逼近（SCA）来凸化并迭代最大化渐近和速率。针对中小规模用户数，开发了一种新的相干态功率分配算法。我们进一步利用自适应重要性采样开发了其低复杂度变体，适用于中大规模用户数的场景。仿真表明，与替代方案相比，我们的算法显著提高了使用相干态的上行NOMA-OQC系统的和速率，提升超过20%。
引用
@article{arxiv.2512.06739,
title = {Non-Orthogonal Multiple-Access for Coherent-State Optical Quantum Communications Under Lossy Photon Channels},
author = {Zhichao Dong and Xiaolin Zhou and Yongkang Chen and Wei Ni and Ekram Hossain and Xin Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.06739},
year = {2025}
}