論文の概要: Exploiting Spatial Diversity in Earth-to-Satellite Quantum-Classical Communications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.02224v1
- Date: Tue, 2 Jul 2024 12:47:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-03 15:35:30.759012
- Title: Exploiting Spatial Diversity in Earth-to-Satellite Quantum-Classical Communications
- Title（参考訳）: 地球-星間量子-古典通信における空間的多様性の爆発
- Authors: Ziqing Wang, Timothy C. Ralph, Ryan Aguinaldo, Robert Malaney,
- Abstract要約: 空間的多様性を利用することで,絡み合い分布の有効性が向上することを示す。
我々は,大(典型的には符号化)と小(量子変調)のコヒーレント状態の移譲が,フェージングチャネルの多様性の活用の恩恵を受けることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3199881502576702
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Despite being an integral part of the vision of quantum Internet, Earth-to-satellite (uplink) quantum communications have been considered more challenging than their satellite-to-Earth (downlink) counterparts due to the severe channel-loss fluctuations (fading) induced by atmospheric turbulence. The question of how to address the negative impact of fading on Earth-to-satellite quantum communications remains largely an open issue. In this work, we explore the feasibility of exploiting spatial diversity as a means of fading mitigation in Earth-to-satellite Continuous-Variable (CV) quantum-classical optical communications. We demonstrate, via both our theoretical analyses of quantum-state evolution and our detailed numerical simulations of uplink optical channels, that the use of spatial diversity can improve the effectiveness of entanglement distribution through the use of multiple transmitting ground stations and a single satellite with multiple receiving apertures. We further show that the transfer of both large (classically-encoded) and small (quantum-modulated) coherent states can benefit from the use of diversity over fading channels. Our work represents the first quantitative investigation into the use of spatial diversity for satellite-based quantum communications in the uplink direction, showing under what circumstances this fading-mitigation paradigm, which has been widely adopted in classical communications, can be helpful within the context of Earth-to-satellite CV quantum communications.
- Abstract（参考訳）: 量子インターネットのビジョンの不可欠な部分であるにもかかわらず、地球間(アップリンク)の量子通信は、大気の乱流によって引き起こされる激しいチャネル損失変動(フェイディング)により、衛星間(ダウンリンク)の通信よりも困難であると考えられている。
地球と衛星間の量子通信における負の影響にどのように対処するかという問題は、未解決のままである。
本研究では,地球から衛星への連続可変(CV)量子古典的光通信において,空間多様性を活用する可能性について検討する。
我々は、量子状態の進化の理論解析とアップリンク光チャネルの詳細な数値シミュレーションの両方を通して、複数の送信地局と複数の受信開口を持つ単一の衛星を用いて、空間的多様性を用いることで、絡み合い分布の有効性を向上させることを実証した。
さらに、大(典型的には符号化)と小(量子変調)のコヒーレント状態の移譲は、フェージングチャネルの多様性の活用の恩恵を受けることが示されている。
我々の研究は、衛星ベースの量子通信における空間的多様性の利用に関する最初の定量的研究であり、古典的な通信で広く採用されているこの減少緩和パラダイムが、地球から衛星へのCV量子通信の文脈においてどのように役立つかを示すものである。
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