論文の概要: Simulation of satellite and optical link dynamics in a quantum repeater constellation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.11422v1
- Date: Tue, 15 Oct 2024 09:17:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-16 14:01:55.239808
- Title: Simulation of satellite and optical link dynamics in a quantum repeater constellation
- Title（参考訳）: 量子リピータ星座における衛星・光リンクダイナミクスのシミュレーション
- Authors: Jaspar Meister, Philipp Kleinpaß, Davide Orsucci,
- Abstract要約: 量子リピータと衛星ベースの光リンクは、光ファイバの指数光子損失を克服するための補完的な技術手法である。
我々は、低軌道上の3つの衛星からなる力学系の運動方程式を数値的に解く。
我々はベル状態測定と量子メモリ支援通信の関連誤り率に関する解析式を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum repeaters and satellite-based optical links are complementary technological approaches to overcome the exponential photon loss in optical fibers and thus allow quantum communication on a global scale. We analyze architectures which combine these approaches and use satellites as quantum repeater nodes to distribute entanglement to distant optical ground stations. Here we simulate dynamic, three-dimensional ground station passes, going beyond previous studies that typically consider static satellite links. For this, we numerically solve the equations of motion of the dynamic system consisting of three satellites in low Earth orbit. The model of the optical link takes into account atmospheric attenuation, single-mode fiber coupling, beam wandering and broadening, as well as adaptive optics effects. We derive analytical expressions for the Bell state measurement and associated error rates for quantum memory assisted communications, including retrieval efficiency and state coherence. We consider downlink and uplink architectures for continental and intercontinental connections and evaluate the impact of satellite altitude and inter-satellite distance on the expected entanglement swapping rate. Our simulation model enables us to design different orbital configurations for the satellite constellation and analyze the annual performance of the quantum repeater under realistic conditions.
- Abstract（参考訳）: 量子リピータと衛星ベースの光リンクは、光ファイバーの指数的光子損失を克服し、グローバルスケールでの量子通信を可能にするための補完的な技術手法である。
我々は、これらのアプローチを組み合わせたアーキテクチャを分析し、衛星を量子リピータノードとして使用し、遠方の光学地上局に絡み合いを分散する。
ここでは3次元のダイナミックな地上局の通過をシミュレートする。
このために、低軌道上の3つの衛星からなる力学系の運動方程式を数値的に解く。
光リンクのモデルは、適応光学効果だけでなく、大気の減衰、単モードファイバー結合、ビームのさまよりと拡幅を考慮に入れている。
本稿では,ベル状態測定のための解析式と,検索効率や状態コヒーレンスを含む量子メモリ支援通信におけるエラー率を導出する。
大陸間および大陸間接続におけるダウンリンクおよびアップリンクアーキテクチャについて検討し,衛星高度および衛星間距離が期待される絡み替え速度に与える影響を評価する。
シミュレーションモデルにより、衛星コンステレーションの異なる軌道構成を設計し、現実的な条件下での量子リピータの年次性能を解析することができる。
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