論文の概要: QuESat: Satellite-Assisted Quantum Internet for Global-Scale Entanglement Distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.15376v1
- Date: Sun, 26 Jan 2025 03:13:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-28 13:54:40.774091
- Title: QuESat: Satellite-Assisted Quantum Internet for Global-Scale Entanglement Distribution
- Title（参考訳）: QuESat:地球規模のエンタングルメント分布のための衛星支援量子インターネット
- Authors: Huayue Gu, Ruozhou Yu, Zhouyu Li, Xiaojian Wang, Guoliang Xue,
- Abstract要約: 遠距離での絡み合い分布は多くの量子応用において重要である。
本稿では,地球規模の絡み合い分布を実現するために,新しいハイブリッドな地上衛星量子ネットワークアーキテクチャ(QuESat)について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.8446116106409
- License:
- Abstract: Entanglement distribution across remote distances is critical for many quantum applications. Currently, the de facto approach for remote entanglement distribution relies on optical fiber for on-the-ground entanglement distribution. However, the fiber-based approach is incapable of global-scale entanglement distribution due to intrinsic limitations. This paper investigates a new hybrid ground-satellite quantum network architecture (QuESat) for global-scale entanglement distribution, integrating an on-the-ground fiber network with a global-scale passive optical network built with low-Earth-orbit satellites. The satellite network provides dynamic construction of photon lightpaths based on near-vacuum beam guides constructed via adjustable arrays of lenses, forwarding photons from one ground station to another with very high efficiency over long distances compared to using fiber. To assess the feasibility and effectiveness of QuESat for global communication, we formulate lightpath provisioning and entanglement distribution problems, considering the orbital dynamics of satellites and the time-varying entanglement demands from ground users. A two-stage algorithm is developed to dynamically configure the beam guides and distribute entanglements, respectively. The algorithm combines randomized and deterministic rounding for lightpath provisioning to enable global connectivity, with optimal entanglement swapping for distributing entanglements to meet users' demands. By developing a ground-satellite quantum network simulator, QuESat achieves multi-fold improvements compared to repeater networks.
- Abstract（参考訳）: 遠距離での絡み合い分布は多くの量子応用において重要である。
現在、リモートの絡み合い分布のデファクトアプローチは、地上の絡み合い分布の光ファイバーに依存している。
しかし、ファイバーベースのアプローチは、本質的な制約により、グローバルスケールの絡み合い分布が不可能である。
本稿では,地球軌道衛星で構築した地球規模の受動光ネットワークと地上ファイバネットワークを統合することで,地球規模の絡み合い分布を実現するための新しいハイブリッドな地上衛星量子ネットワークアーキテクチャ(QuESat)について検討する。
衛星ネットワークは、調整可能なレンズアレイで構築された近真空ビームガイドに基づいて光子光路を動的に構築し、一方の地上局からもう一方の地上局へ光子を転送する。
グローバル通信におけるQuESatの実現可能性と有効性を評価するため,衛星の軌道力学と地上ユーザによる時間変化による絡み合い要求を考慮した光パスの供給と絡み合い分布の問題を定式化する。
ビームガイドを動的に構成し,エンタングルメントを分散する2段アルゴリズムを開発した。
このアルゴリズムは、光パスプロビジョニングのためのランダム化と決定論的ラウンドリングと、ユーザの要求を満たすために絡み合いを分散するための最適な絡み合い交換とを組み合わせている。
地上衛星量子ネットワークシミュレータの開発により、QuESatはリピータネットワークに比べて複数倍の改善を実現している。
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