RAPID 量子探测与解调: 通过固态自旋传感器突破噪声极限
量子物理
2025-09-11 v1 机器学习
信号处理
摘要
我们引入了一个用于探测和解调隐蔽电磁信号的全面框架，利用固态自旋传感器。我们的方法称为RAPID，采用一种两阶段混合策略，利用氮空位（NV）中心在低于经典噪声底部 operating through a robust adaptive policy via imitation and distillation。我们首先将检测与估计任务形式化为统一的随机最优控制问题，在现实物理约束下优化复合贝叶斯风险目标。RAPID算法通过首先计算基于量子费米信息矩阵（QFIM）的鲁棒、非自适应基线协议，然后使用该基线启动在线、自适应策略，通过深度强化学习（Soft Actor-Critic）学习获得。该方法动态优化控制脉冲、 interrogation 时间和测量基，以最大化信息增益，同时主动抑制非马尔可夫噪声和退相干。数值仿真表明，该协议相对于静态方法实现了显著的灵敏度提升，在相关噪声环境中保持高精度估计，并在传感器阵列上实现相干量子波束合成，实现类似海森堡精度的缩放。该工作为在电子战和隐蔽监视等安全关键应用中部署量子传感器提供了理论严谨且实用可行的路径。
引用
@article{arxiv.2509.08171,
title = {RAPID Quantum Detection and Demodulation of Covert Communications: Breaking the Noise Limit with Solid-State Spin Sensors},
author = {Amirhossein Taherpour and Abbas Taherpour and Tamer Khattab},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.08171},
year = {2025}
}