論文の概要: Satellite Quantum Communications: Fundamental Bounds and Practical
Security
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.01725v4
- Date: Wed, 19 May 2021 14:52:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-22 05:45:05.371248
- Title: Satellite Quantum Communications: Fundamental Bounds and Practical
Security
- Title（参考訳）: 衛星量子通信の基本限界と実用的セキュリティ
- Authors: Stefano Pirandola
- Abstract要約: 我々は、衛星を介して秘密ビットを分散できる究極の限界を決定するために、最近の自由空間量子通信の結果を適用し、拡張する。
連続変数量子鍵分布のプロトコルによって実現可能な構成可能な有限サイズ秘密鍵レートについて検討する。
本研究では、太陽同期衛星を用いて、その鍵分布速度が理想的な量子リピータの基底連鎖より優れていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Satellite quantum communications are emerging within the panorama of quantum
technologies as a more effective strategy to distribute completely-secure keys
at very long distances, therefore playing an important role in the architecture
of a large-scale quantum network. In this work, we apply and extend recent
results in free-space quantum communications to determine the ultimate limits
at which secret (and entanglement) bits can be distributed via satellites. Our
study is comprehensive of the various practical scenarios, encompassing both
downlink and uplink configurations, with satellites at different altitudes and
zenith angles. It includes effects of diffraction, extinction, background noise
and fading, due to pointing errors and atmospheric turbulence (appropriately
developed for slant distances). Besides identifying upper bounds, we also
discuss lower bounds, i.e., achievable rates for key generation and
entanglement distribution. In particular, we study the composable finite-size
secret key rates that are achievable by protocols of continuous variable
quantum key distribution, for both downlink and uplink, showing the feasibility
of this approach for all configurations. Finally, we present a study with a
sun-synchronous satellite, showing that its key distribution rate is able to
outperform a ground chain of ideal quantum repeaters.
- Abstract（参考訳）: 量子技術のパノラマの中に衛星量子通信が出現し、完全セキュアな鍵を極端に遠くに分散するより効果的な戦略として、大規模な量子ネットワークのアーキテクチャにおいて重要な役割を担っている。
本研究では,自由空間量子通信における最近の結果を適用し,衛星を介して秘密(および絡み合い)ビットを分配できる究極の限界を決定する。
本研究は、ダウンリンクとアップリンクの両方の構成を包含し、衛星の高度と方位角の異なる様々なシナリオを包含する。
回折、消滅、背景ノイズ、フェーディングの影響は、ポインティングエラーと大気乱流(傾斜距離のために適切に開発された)によるものである。
上界の同定に加えて、下界、すなわち鍵生成および絡み合い分布の達成可能な速度についても論じる。
特に,ダウンリンクとアップリンクの両方に対して,連続変数量子鍵分布のプロトコルによって実現可能な構成可能な有限サイズの秘密鍵レートについて検討し,この手法がすべての構成に対して実現可能であることを示す。
最後に、太陽同期衛星を用いた研究を行い、その鍵分布速度が理想的な量子リピータの基底鎖を上回ることを示した。
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