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利用冗余感知实现超分辨率
摘要： 目标：本文提出一种新技术，用于提升模数转换（AD）与数模转换（DA）的精度——这两项操作是众多生物医学信息处理系统的基础功能。实际应用中，这些操作的精度始终受限于两个因素：首先是系统实现过程中产生的随机失配误差，其次是系统架构本身决定的固有量化误差。 方法：我们对先前提出的冗余传感（RS）架构进行了新的数学阐释，该架构不仅能抑制失配误差，还能使有效分辨率超越系统固有分辨率（即实现超分辨率，SR）。这种超分辨率效应源于冗余结构的内生特性"码扩散"——当失配误差发生时，参考值会向相邻采样空间扩散。 结果：通过蒙特卡洛方法验证，在10位设备95%采样空间内，该技术可使有效分辨率理论提升8-9比特（相当于精度提高256-512倍）。 结论：所提出的超分辨率机制能突破系统资源限制，显著提升各类AD/DA转换过程的精度。 意义：该概念为低功耗全集成传感器及设备（必然存在成本-精度权衡的场景）开辟了广泛应用前景。作为概念验证，我们举例说明该技术可提升植入式神经刺激器设计的精度。
关键词： 量化误差、超分辨率、数模转换器、低功耗传感器与设备、模数转换器、失配误差、冗余传感
更新于2025-09-09 09:28:46
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大失准误差下的双场量子密钥分发
摘要： 基于双场量子密钥分发[TF-QKD；Lucamarini等人，《自然》（伦敦）557卷400页（2018年）]这一创新理念，我们提出名为"发送或不发送TF-QKD"的协议，该协议能容忍较大的对准误差。作为量子通信领域的革命性理论突破，TF-QKD将密钥率对信道损耗的依赖关系从线性转变为信道透射率的平方根。然而，该技术需要实现具有挑战性的长距离单光子干涉，且如原论文所述，由于后续公布的相位信息可能产生影响，其安全性证明当时尚未完善。我们通过具体的窃听方案证明：后续相位公布确实具有重要影响，传统诱骗态方法的公式并不适用于原协议。随后我们提出"发送或不发送"协议。本协议不对Z基（信号脉冲）比特进行后选择处理，因此传统诱骗态方法可直接适用并自动解决安全性证明问题。最重要的是，由于本协议在Z基不要求任何单光子干涉，其Z基误码率可忽略不计。这使得单光子干涉中可容忍的对准误差阈值从原先的百分之几大幅提升至超过45%。数值模拟表明：即使单光子干涉对准误差率达15%、25%、35%或45%，本协议仍能分别实现超过700公里、600公里、500公里或300公里的安全传输距离。
关键词： 失配误差、单光子干涉、量子密钥分发、双场、诱骗态方法
更新于2025-09-04 15:30:14