論文の概要: Enhanced Uplink Quantum Communication with Satellites via Downlink
Channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.01853v1
- Date: Wed, 3 Feb 2021 03:16:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-12 22:31:39.285580
- Title: Enhanced Uplink Quantum Communication with Satellites via Downlink
Channels
- Title（参考訳）: ダウンリンクチャネルを介した衛星によるアップリンク量子通信の強化
- Authors: Eduardo Villase\~nor, Mingjian He, Ziqing Wang, Robert Malaney and Moe
Z. Win
- Abstract要約: 2モード圧縮真空(TMSV)状態の形での連続的な変数の絡み合いは、地上から衛星への量子状態移動を促進するためにどのように使用できるかを示す。
TMSV状態は衛星プラットフォーム上で容易に生成でき、ほとんどの量子状態に対して信頼できる伝送路を形成することができる。
我々の研究は、次世代の量子インターネットを構成する将来の衛星は、TMSVテレポーテーションを念頭に、アップリンク通信を念頭に設計されるべきであることを示唆している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.90819792235638
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In developing the global Quantum Internet, quantum communication with
low-Earth-orbit satellites will play a pivotal role. Such communication will
need to be two way: effective not only in the satellite-to-ground (downlink)
channel but also in the ground-to-satellite channel (uplink). Given that losses
on this latter channel are significantly larger relative to the former,
techniques that can exploit the superior downlink to enhance quantum
communication in the uplink should be explored. In this work we do just that -
exploring how continuous variable entanglement in the form of two-mode squeezed
vacuum (TMSV) states can be used to significantly enhance the fidelity of
ground-to-satellite quantum-state transfer relative to direct uplink-transfer.
More specifically, through detailed phase-screen simulations of beam evolution
through turbulent atmospheres in both the downlink and uplink channels, we
demonstrate how a TMSV teleportation channel created by the satellite can be
used to dramatically improve the fidelity of uplink coherent-state transfer
relative to direct transfer. We then show how this, in turn, leads to the
uplink-transmission of a higher alphabet of coherent states. Additionally, we
show how non-Gaussian operations acting on the received component of the TMSV
state at the ground station can lead to even further enhancement. Since TMSV
states can be readily produced in situ on a satellite platform and form a
reliable teleportation channel for most quantum states, our work suggests
future satellites forming part of the emerging Quantum Internet should be
designed with uplink-communication via TMSV teleportation in mind.
- Abstract（参考訳）: グローバル量子インターネットの開発において、低地球軌道衛星との量子通信は重要な役割を果たす。
このような通信は、衛星間(ダウンリンク)チャネルだけでなく、地上から衛星間(アップリンク)チャネルでも有効である。
後者のチャネルの損失は前者に比べて著しく大きいので、アップリンクにおける量子通信を強化する上で優れたダウンリンクを活用できる技術を検討する必要がある。
この研究では、2モード圧縮真空(TMSV)状態の連続的な変数の絡み合いが、直接アップリンク・トランスファー(英語版)に対する基底-サテライト量子状態移動の忠実度を著しく向上するためにどのように使用できるかを探索する。
より具体的には、ダウンリンクチャネルとアップリンクチャネルの両方における乱流中のビーム進化の詳細なフェーズスクリーンシミュレーションを通じて、衛星によって作成されたtmsvテレポーテーションチャネルが、直接転送に対するアップリンクコヒーレント状態転送の忠実度を劇的に向上させる方法を示す。
そして、これがどのようにして、より高いコヒーレントな状態のアルファベットのアップリンク送信につながるかを示す。
さらに,地上局におけるTMSV状態の受信成分に作用する非ガウス演算が,さらに一層の強化につながることを示す。
TMSV状態は衛星プラットフォーム上で容易に生成でき、ほとんどの量子状態に対して信頼性の高い伝送路を形成することができるため、今後の量子インターネットの一部を構成する衛星はTMSV通信を念頭に設計されるべきである。
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