量子多用户通信系统：自适应反馈与芯片交错Iter-PIC接收器优化方案

本文探讨了在大规模量子通信系统中的一个重要挑战，即如何通过一个共享信道同时传输多个用户的量子信息。研究者Lingda Wang、Xiaolin Zhou和Pengfei Tian，来自复旦大学信息科学与技术学院的电磁波信息科学实验室，提出了一种新颖的非正交迭代量子多用户通信系统。他们的创新点主要集中在两个关键方面。 首先，他们利用了束 splitters 网络（BSN）架构，这是一种在量子信息处理中常用的多路复用技术。通过BSN，不同的用户量子信号被有效地整合到单个传输通道中，实现了信号的复用和共享，从而提高了系统的效率和容量。这有助于解决在多用户环境中可能遇到的干扰问题，因为每个用户的信息可以在不引起相互干扰的情况下独立传输。 其次，作者引入了基于光子数分辨探测器（Photon Number Resolving Detectors, PNRDs）的量子自适应反馈正则化操作测量（Positive Operator Valued Measurement, POVM）。这种技术允许系统动态调整其测量策略，根据实际接收到的光子数量来优化检测精度，从而实现对多个用户信号的准确识别和解码。这在量子多用户接收过程中至关重要，因为它能够处理复杂的数据流，提高整体系统的性能。 进一步，他们开发了一种芯片交错迭代平行干扰取消（Iterative Parallel Interference Cancellation, Iter-PIC）多用户检测方法。这种方法结合了迭代算法和并行处理的优势，能够在处理大量用户的同时，有效地抑制噪声和错误，提高了多用户通信系统的可靠性。通过芯片交错技术，信号的处理过程被分解成多个并行子任务，加快了整体处理速度，这对于实时量子通信系统来说尤为关键。 从模拟结果来看，该提出的量子多用户通信系统展现了优异的性能，不仅能够在多用户环境下高效地传输量子信息，而且还能通过自适应反馈和芯片交错Iter-PIC接收器技术，有效地管理信号质量和信道利用率。这一研究对于推进量子通信技术的实际应用，特别是多用户场景下的数据传输，具有重要的理论和实践意义。