The SIC Question: History and State of Play

Recent years have seen significant advances in the study of symmetric informationally complete (SIC) quantum measurements, also known as maximal sets of complex equiangular lines. Previously, the published record contained solutions up to dimension 67, and was with high confidence complete up through dimension 50. Computer calculations have now furnished solutions in all dimensions up to 151, and in several cases beyond that, as large as dimension 844. These new solutions exhibit an additional type of symmetry beyond the basic definition of a SIC, and so verify a conjecture of Zauner in many new cases. The solutions in dimensions 68 through 121 were obtained by Andrew Scott, and his catalogue of distinct solutions is, with high confidence, complete up to dimension 90. Additional results in dimensions 122 through 151 were calculated by the authors using Scott's code. We recap the history of the problem, outline how the numerical searches were done, and pose some conjectures on how the search technique could be improved. In order to facilitate communication across disciplinary boundaries, we also present a comprehensive bibliography of SIC research.Comment: 16 pages, 1 figure, many references; v3: updating bibliography, dimension eight hundred forty fou

Optically Enabled ADCs and Application to Optical Communications

Electrical-optical signal processing has been shown to be a promising path to overcome the limitations of state-of-the-art all-electrical data converters. In addition to ultra-broadband signal processing, it allows leveraging ultra-low jitter mode-locked lasers and thus increasing the aperture jitter limited effective number of bits at high analog signal frequencies. In this paper, we review our recent progress towards optically enabled time- and frequency-interleaved analog-to-digital converters, as well as their monolithic integration in electronic-photonic integrated circuits. For signal frequencies up to 65 GHz, an optoelectronic track-and-hold amplifier based on the source-emitter-follower architecture is shown as a power efficient approach in optically enabled BiCMOS technology. At higher signal frequencies, integrated photonic filters enable signal slicing in the frequency domain and further scaling of the conversion bandwidth, with the reconstruction of a 140 GHz optical signal being shown. We further show how such optically enabled data converter architectures can be applied to a nonlinear Fourier transform based integrated transceiver in particular and discuss their applicability to broadband optical links in general

Harnessing optical micro-combs for microwave photonics

In the past decade, optical frequency combs generated by high-Q micro-resonators, or micro-combs, which feature compact device footprints, high energy efficiency, and high-repetition-rates in broad optical bandwidths, have led to a revolution in a wide range of fields including metrology, mode-locked lasers, telecommunications, RF photonics, spectroscopy, sensing, and quantum optics. Among these, an application that has attracted great interest is the use of micro-combs for RF photonics, where they offer enhanced functionalities as well as reduced size and power consumption over other approaches. This article reviews the recent advances in this emerging field. We provide an overview of the main achievements that have been obtained to date, and highlight the strong potential of micro-combs for RF photonics applications. We also discuss some of the open challenges and limitations that need to be met for practical applications.Comment: 32 Pages, 13 Figures, 172 Reference

Design and implementation of a downlink MC-CDMA receiver

Cette thèse présente une étude d'un système complet de transmission en liaison descendante utilisant la technologie multi-porteuse avec l'accès multiple par division de code (Multi-Carrier Code Division Multiple Access, MC-CDMA). L'étude inclut la synchronisation et l'estimation du canal pour un système MC-CDMA en liaison descendante ainsi que l'implémentation sur puce FPGA d'un récepteur MC-CDMA en liaison descendante en bande de base. Le MC-CDMA est une combinaison de la technique de multiplexage par fréquence orthogonale (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) et de l'accès multiple par répartition de code (CDMA), et ce dans le but d'intégrer les deux technologies. Le système MC-CDMA est conçu pour fonctionner à l'intérieur de la contrainte d'une bande de fréquence de 5 MHz pour les modèles de canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire tel que décrit par le "Third Genaration Partnership Project" (3GPP). La composante OFDM du système MC-CDMA a été simulée en utilisant le logiciel MATLAB dans le but d'obtenir des paramètres de base. Des codes orthogonaux à facteur d'étalement variable (OVSF) de longueur 8 ont été choisis comme codes d'étalement pour notre système MC-CDMA. Ceci permet de supporter des taux de transmission maximum jusquà 20.6 Mbps et 22.875 Mbps (données non codées, pleine charge de 8 utilisateurs) pour les canaux intérieur/extérieur pédestre et véhiculaire, respectivement. Une étude analytique des expressions de taux d'erreur binaire pour le MC-CDMA dans un canal multivoies de Rayleigh a été réalisée dans le but d'évaluer rapidement et de façon précise les performances. Des techniques d'estimation de canal basées sur les décisions antérieures ont été étudiées afin d'améliorer encore plus les performances de taux d'erreur binaire du système MC-CDMA en liaison descendante. L'estimateur de canal basé sur les décisions antérieures et utilisant le critère de l'erreur quadratique minimale linéaire avec une matrice' de corrélation du canal de taille 64 x 64 a été choisi comme étant un bon compromis entre la performance et la complexité pour une implementation sur puce FPGA. Une nouvelle séquence d'apprentissage a été conçue pour le récepteur dans la configuration intérieur/extérieur pédestre dans le but d'estimer de façon grossière le temps de synchronisation et le décalage fréquentiel fractionnaire de la porteuse dans le domaine du temps. Les estimations fines du temps de synchronisation et du décalage fréquentiel de la porteuse ont été effectués dans le domaine des fréquences à l'aide de sous-porteuses pilotes. Un récepteur en liaison descendante MC-CDMA complet pour le canal intérieur /extérieur pédestre avec les synchronisations en temps et en fréquence en boucle fermée a été simulé avant de procéder à l'implémentation matérielle. Le récepteur en liaison descendante en bande de base pour le canal intérieur/extérieur pédestre a été implémenté sur un système de développement fabriqué par la compagnie Nallatech et utilisant le circuit XtremeDSP de Xilinx. Un transmetteur compatible avec le système de réception a également été réalisé. Des tests fonctionnels du récepteur ont été effectués dans un environnement sans fil statique de laboratoire. Un environnement de test plus dynamique, incluant la mobilité du transmetteur, du récepteur ou des éléments dispersifs, aurait été souhaitable, mais n'a pu être réalisé étant donné les difficultés logistiques inhérentes. Les taux d'erreur binaire mesurés avec différents nombres d'usagers actifs et différentes modulations sont proches des simulations sur ordinateurs pour un canal avec bruit blanc gaussien additif

Single-Laser Multi-Terabit/s Systems

Optical communication systems carry the bulk of all data traffic worldwide. This book introduces multi-Terabit/s transmission systems and three key technologies for next generation networks. A software-defined multi-format transmitter, an optical comb source and an optical processing scheme for the fast Fourier transform for Tbit/s signals. Three world records demonstrate the potential: The first single laser 10 Tbit/s and 26 Tbit/s OFDM and the first 32.5 Tbit/s Nyquist WDM experiments

Single-Laser Multi-Terabit/s Systems

Optical communication systems carry the bulk of all data traffic worldwide. This book introduces multi-Terabit/s transmission systems and three key technologies for next generation networks. A software-defined multi-format transmitter, an optical comb source and an optical processing scheme for the fast Fourier transform for Tbit/s signals. Three world records demonstrate the potential: The first single laser 10 Tbit/s and 26 Tbit/s OFDM and the first 32.5 Tbit/s Nyquist WDM experiments

Adaptive applications of OPTO-VLSI processors in WDM networks

Communication is an inseparable part of human life and its nature continues to evolve and improve. The advent of laser was a herald to the new possibilities in the communication world. In recent years technologies such as Wavelength Division Multiplexing (WDM) and Erbium Doped Fiber Amplifiers (EDFA) have afforded significant boost to the practice of optical communication. At the heart of this brave new world is the need to dynamically/ adaptively steer/route beams of light carrying very large amounts of data. In recent years many techniques have been proposed for this purpose by various researchers. In this study we have elected to utilise the beam-steering capabilities of Opto-VLSI processors to investigate band-pass filtering and channel equalisation as two possible and practical applications in WDM networks