迈向量子原生通信系统：现状、趋势与挑战
量子物理
2025-05-30 v4 信息论
math.IT
摘要
本文探讨了量子通信与未来无线通信系统之间的潜在协同。通过提出量子原生或量子 by-design 的理念，本综述考察了量子域 (quantum-domain, QD) 多输入多输出、QD 非正交多址接入、量子安全直接通信、QD 资源分配、QD 路由以及 QD 人工智能等技术。总结了这些领域的近期研究进展。鉴于光子与类粒子太赫兹 (Terahertz, THz) 系统的行为，采用全面的面向系统的视角来评估在未来系统中使用量子通信的可行性。本综述还回顾了量子优化算法与量子神经网络，以探索未来系统中量子通信与量子计算的潜在融合。此外，简要回顾了量子传感、量子雷达与量子定时以支持未来应用。指出了相关的研究空白与未来方向，包括延长纠缠相干时间、开发 THz 量子通信设备、应对信道估计与跟踪中的挑战，以及建立量子通信、计算与感知的理论界限与性能权衡。本综述为量子通信革新未来系统并铺就更先进技术之路的潜力提供了独特视角。
引用
@article{arxiv.2311.05239,
title = {Towards Quantum-Native Communication Systems: State-of-the-Art, Trends, and Challenges},
author = {Xiaolin Zhou and Anqi Shen and Shuyan Hu and Wei Ni and Xin Wang and Ekram Hossain},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.05239},
year = {2025}
}
备注
49 pages, 27 figures