离散信号下量子照明的单次探测极限

探测隐身目标是否存在的一种最小侵入性方法是用单光子探测它并分析反射信号。这种常规探测方案的效率有可能通过量子照明方法得到提升，其中利用纠缠来突破经典极限。问题是，何种最优量子态能使我们以最小误差达到探测极限？本文针对离散信号解决此问题，推导了整个参数空间完整且通用的一组解析解，可划分为三个不同区域，并以相图形式给出常规照明与量子照明的对比。有趣的是，只要目标反射率低于某些临界值，所有接收信号都变得无用，即便使用纠缠资源也是如此。然而，确实存在量子照明相对于常规照明可提供优势的区域；在那里，最优信号态是一种纠缠态，其纠缠谱与环境态的谱成反比。这些结果不仅为量子雷达等应用设定了基本极限，也提示了如何免疫于最小侵入性探测的攻击。