Pre-shared entanglement can significantly boost communication rates in the high thermal noise and low-brightness transmitter regime. In this regime, for a lossy-bosonic channel with additive thermal noise, the ratio between the entanglement-assisted capacity and the Holevo capacity - the maximum reliable-communications rate permitted by quantum mechanics without any pre-shared entanglement - scales as $\log(1/{\bar N}_{\rm S})$, where the mean transmitted photon number per mode, ${\bar N}_{\rm S} \ll 1$. Thus, pre-shared entanglement, e.g., distributed by the quantum internet or a satellite-assisted quantum link, promises to significantly improve low-power radio-frequency communications. In this paper, we propose a pair of structured quantum transceiver designs that leverage continuous-variable pre-shared entanglement generated, e.g., from a down-conversion source, binary phase modulation, and non-Gaussian joint detection over a code word block, to achieve this scaling law of capacity enhancement. Further, we describe a modification to the aforesaid receiver using a front-end that uses sum-frequency generation sandwiched with dynamically-programmable in-line two-mode squeezers, and a receiver back-end that takes full advantage of the output of the receiver's front-end by employing a non-destructive multimode vacuum-or-not measurement to achieve the entanglement-assisted classical communications capacity.


翻译:共享前的纠缠可以大大提升高热噪音和低清晰度发射机系统中的通信率。 在这种制度中,对于带有添加热噪音的输卵管断层导管,纠缠辅助能力与Holevo能力之间的比例将大大改善低电压无线电频率通信。在本文件中,我们提出一组结构化的量子传输器设计,将生成的连续易变前共享纠缠力(例如,从降调源、二进制阶段调制和非加西文联合探测到一个代码字块,从而实现这一非共享的缠绕,例如,由量子互联网或卫星辅助量子链接传播的不共享,将大大改善低电压无线电频率通信能力与Holevo能力之间的比例。在本文中,我们提出一套结构化的量子传输器设计,利用连续易变前共享的纠缠绕力,例如,从下调源、二进阶段调制、非加西语系联合探测一个代码字块,从而实现这一不升级的不透明性断层测量法,通过前端的平流机机生成一个变压的变压机,我们描述一个变压的变压式的变压式机的变压式机,再制成一个变压的变压式的变压式的变压式的变压式的变压后机的变压。

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