In this letter, we propose a quantum integrated sensing and communication scheme for a quantum optical link using binary phase-shift keying modulation and homodyne detection. The link operates over a phase-insensitive Gaussian channel with an unknown deterministic phase rotation, where the homodyne receiver jointly carries out symbol detection and phase estimation. We formulate a design problem that minimizes the bit-error rate subject to a Fisher information-based constraint on estimation accuracy. To solve it, we develop an iterative algorithm composed of an inner expectation-maximization loop for joint detection and estimation and an outer loop that adaptively retunes the local oscillator phase. Numerical results confirm the effectiveness of the proposed approach and demonstrate a fundamental trade-off between communication reliability and sensing accuracy.


翻译:本文提出了一种采用二进制相移键控调制与零差检测的量子光学链路量子集成传感与通信方案。该链路在具有未知确定性相位旋转的相位不敏感高斯信道上工作,其中零差接收机联合执行符号检测与相位估计。我们构建了一个设计问题,在基于费希尔信息的估计精度约束下最小化误码率。为解决该问题,我们开发了一种迭代算法,该算法包含用于联合检测与估计的内层期望最大化循环,以及自适应重调本地振荡器相位的外层循环。数值结果验证了所提方法的有效性,并揭示了通信可靠性与传感精度之间的基本权衡关系。

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