量子感知与通信融合：基础、应用与未来方向

《IEEE Communications Magazine》：Quantum Integrated Sensing and Communication: Foundations, Applications, and Future Directions

　　

摘要：

量子集成传感与通信（Q-ISAC）将无线系统中传统的集成传感与通信范式扩展到量子领域，通过利用量子资源为通信提供固有的物理层安全，并实现接近海森堡极限的传感精度，从而带来新的机遇。虽然集成传感与通信（ISAC）在经典领域已经成熟，量子通信（QC）和量子传感（QS）也各自发展成为成熟的研究领域，但QC与QS的联合集成在很大程度上仍未被探索。本文概述了使Q-ISAC成为可能的QC和QS的基本原理，并详细介绍了基于两种主要范式的新兴集成方法：(i) 经典通信与量子传感接口的混合系统，以及(ii) 耦合QS和QC的完全集成的量子域方案。我们讨论了多种集成范式，包括共享量子硬件和电路、实现联合传感与通信的复合量子态、集成的量子雷达-通信系统，以及纠缠辅助的QS-QC协议。对于每一类，我们介绍了代表性的系统模型，并强调了相关的最新研究进展。本文最后总结了Q-ISAC的关键应用，并指出了有前景的研究方向。