导读：近日，韩漫 张振荣教授团队（白恩浩、温锴、孙丰恺）联合信息支援部队工程大学东晨副教授团队在SCI 1区期刊《npj Quantum Information》上发表了一篇题为“Near-optimal discrimination of displaced squeezed binary signals using displacement, inverse-squeezing, and photon-number-resolving detection”的学术论文。提出一种逆压缩量子增强接收机，用于识别二元相移键控（BPSK）调制下的位移压缩真空态（S-BPSK），突破了微弱相干态（C-BPSK）检测的Helstrom极限。 研究背景：量子态区分是量子信息与光通信中的基础问题，其最小可达到的区分误差直接决定了信息传输的可靠性。在光学编码中，相干态因其易于实验制备而长期占据主导地位，但其区分误差存在由Helstrom极限设定的根本性下界。近年来研究表明，利用压缩真空态等非经典光源进行相位编码，可以突破这一经典极限。然而，如何设计切实可行的接收机，将这一理论优势转化为可观测的误码率提升，一直是该领域的关键挑战。 成果创新：本研究首次设计并系统分析了一种创新的“逆压缩肯尼迪接收器”（IS-Kennedy）。该方案在经典接收器结构的基础上，引入了与发射端匹配但方向正交的逆压缩操作，并将终端探测器升级为光子数分辨探测器。 图 1 IS-Kennedy接收机结构示意图 其核心机制在于：通过位移、逆压缩和光子数分辨探测的级联，巧妙地将输入的压缩态二元信号映射为更容易区分的有效相干态。这相当于将发射端的“压缩资源”直接转化为了接收端可观测的“能量增益”。在最优能量分配下，带来了 10⋅ log 10 ( N+1 ) dB 的能量增益，显著提升了信号的可区分性。 图 2 IS-Kennedy接收机中，入射信号的演化示意图。 理论分析与性能评估显示，在理想条件下，该接收器在平均光子数约0.3时即可超越压缩态编码的标准量子极限，在约0.4时超越相干态编码的Helstrom极限。在所有光子数（N）水平下，其误码率均保持在理论最优极限的2倍以内，并在低能区显著优于所有相干态基准。针对实际系统缺陷，研究团队进一步分析了有限探测效率、暗计数、通道相位扩散及传输损耗等多种非理想因素对性能的影响。结果表明，所提出的接收器在广泛的实用参数范围内表现出极强的鲁棒性，尤其在低损耗场景与低源能量下最具应用优势。 图 3 理想条件下，IS-Kennedy性能随信号平均光子数的变化 寄语：这项研究工作从理论构思到最终被期刊接收，历时近9个月。对于论文的成功发表，白恩浩、温锴、孙丰恺寄语老师和同学们：首先，由衷感谢实验室张振荣老师和东晨老师为我们提供了卓越的研究平台和自由的探索空间。同时，衷心感谢实验室各位老师及同学在研究过程中给予的耐心指导和无私帮助。当前，量子信息科学作为国家重点布局的前沿领域，正迎来历史性的发展机遇。愿与实验室同仁们一道，珍惜当下的科研环境，把握时代机遇，在这个充满无限可能的未来赛道中，潜心钻研，勇于创新，共同为国家在这一核心领域的进步贡献智慧与力量。 期刊介绍：《npj Quantum Information》是自然出版集团（Nature Portfolio）旗下专注于量子信息科学领域的顶级国际学术期刊，也是“自然合作期刊”（Nature Partner Journals, npj）系列的重要成员之一。该期刊致力于发表量子计算、量子通信、量子密码学、量子计量学等量子物理与信息科学前沿交叉方向的高水平原创性研究成果。该期刊具有极高的国际学术影响力和认可度，长期位居SCI一区（Q1）Top期刊行列。 原文链接：（论文已被npj Quantum Information接收，正式出版后将更新链接） 图文：韩漫 一审一校：黄千芊 二审二校：夏士岚 三审三校：赵进创
