寻找星际量子通信


光子信息效率(PIE,单位是每个光子的比特数)是维度效率(DIE,单位是每个模式的光子数)的函数。Holevo边界右边的区域,即量子极限,在物理上是禁止的。左:零差(橙色虚线)和外差(红色虚线)达到了log2 (e) ~ 1.44和2log2 (e) ~ 2.89比特/光子的极限,甚至在无限模式下(无限经典的信噪比)。脉冲位置调制(PPP)显示在灰色与调制的不同阶数。最优顺序用蓝色(虚线)表示。PPM的信息效率与量子极限之间的差距约为50%。所有曲线无噪声和损耗。右:Holevo极限在接收效率η = 0.8和不同的噪声水平下(以光子每模式)。PPM接近噪音限制情况下的Holevo极限,在1/ ln(2) ~ 1.44位(见文本)。

现代地外文明搜索(SETI)始于Cocconi & Morrison(1959年)和Schwartz & Townes(1961年)的开创性出版物,他们提出了在无线电频谱中搜索窄带信号和光学激光脉冲。

在过去的60年里,有超过100个专门的搜索程序针对这些波长进行搜索;所有结果都为空。所有这些活动都是为了寻找经典通信,也就是说,寻找超过噪声阈值的大量光子;假设在时间和/或频率空间中编码一个模式。我认为,未来的搜索也应该以量子通信为目标。

在安全性和信息效率方面,它们比传统通信更受欢迎,而且它们在以前的所有搜索中都不会被发现。Fock态光子或压缩光的测量将表明信号的人为性。我展示了量子相干在星际间的距离是可行的,并首次解释了天文学家如何利用商用望远镜和接收设备搜索ETI发送到地球的量子传输。

迈克尔Hippke

评论:接受发表在天文期刊(AJ)
科目:天体物理学仪器与方法(astroph . im);量子物理(quant-ph)
引用as: arXiv:2104.06446 [astrop -ph。即时通讯] (or arXiv:2104.06446v1 [astro-ph.IM] for this version)
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来自:迈克尔Hippke
[v1] 2021年4月13日星期二18:43:12 UTC (136kb)
https://arxiv.org/abs/2104.06446
SETI天体生物学,

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