論文の概要: Reducing The Impact Of Adaptive Optics Lag On Optical And Quantum Communications Rates From Rapidly Moving Sources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.12173v3
• Date: Sun, 9 Apr 2023 02:36:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-11 23:54:58.720083
• Title: Reducing The Impact Of Adaptive Optics Lag On Optical And Quantum Communications Rates From Rapidly Moving Sources
• Title（参考訳）: 高速移動音源からの光通信と量子通信における適応光学ラグの影響の低減
• Authors: Kai Sum Chan and H. F. Chau
• Abstract要約: 周波数及び/または時間分割多重化適応光学(AO)技術は、この種の波面歪みを共役するために用いられている。 信号ビームが大気に対して移動すると、高度の時間的異方性によりAO系の性能は低下する。 ここでは、信号ビームから空間的に分離された先駆的なビーコンを、空間的に分離されたパルス間の時間遅延で追加することで、この問題を解決する。
• 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: Wavefront of light passing through turbulent atmosphere gets distorted. This causes signal loss in free-space optical communication as the light beam spreads and wanders at the receiving end. Frequency and/or time division multiplexing adaptive optics (AO) techniques have been used to conjugate this kind of wavefront distortion. However, if the signal beam moves relative to the atmosphere, the AO system performance degrades due to high temporal anisoplanatism. Here we solve this problem by adding a pioneer beacon that is spatially separated from the signal beam with time delay between spatially separated pulses. More importantly, our protocol works irrespective of the signal beam intensity and hence is also applicable to secret quantum communication. In particular, using semi-empirical atmospheric turbulence calculation, we show that for low earth orbit satellite-to-ground decoy state quantum key distribution with the satellite at zenith angle $< 30^\circ$, our method increases the key rate by at least $215\%$ and $40\%$ for satellite altitude $400$~km and $800$~km, respectively. Finally, we propose a modification of existing wavelength division multiplexing systems as an effective alternative solution to this problem.
• Abstract（参考訳）: 乱気流を通り抜ける光の波面は歪む。 これにより、光線が広がり受信端をさまようと、自由空間光通信における信号損失が発生する。 周波数および/または時間分割多重適応光学(ao)技術は、この種の波面歪みを共役するために用いられる。 しかし、信号ビームが大気に対して移動すると、AO系の性能は時間的異方性により低下する。 本稿では,信号ビームから空間的に分離した先駆的ビーコンを,空間的に分離されたパルス間の時間遅延で追加することにより,この問題を解決する。 さらに重要なことは、我々のプロトコルは信号ビームの強度に関係なく機能するため、秘密量子通信にも適用できる。 特に, 半経験的な大気乱流計算を用いて, 衛星から地上へのデコイ状態の量子鍵分布をゼニス角 $<30^\circ$ で観測した場合, 衛星高度 $400$~km と $800$~km に対して少なくとも$215\% および $40\%$ の上昇率を示す。 最後に,この問題に対する有効な代替ソリューションとして,既存の波長分割多重システムの修正を提案する。

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