論文の概要: Global-scale quantum networking using hybrid-channel quantum repeaters with relays based on a chain of balloons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.15178v1
- Date: Mon, 21 Jul 2025 01:51:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-22 20:51:32.227082
- Title: Global-scale quantum networking using hybrid-channel quantum repeaters with relays based on a chain of balloons
- Title（参考訳）: バルーンの連鎖に基づくリレー付きハイブリッドチャネル量子リピータを用いたグローバルスケール量子ネットワーク
- Authors: Pei-Xi Liu, Yu-Ping Lin, Zong-Quan Zhou, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo,
- Abstract要約: 気球による空中中継に基づく量子ネットワークのための新しいバックボーンチャネルを提案する。
気球を用いた流路における大気の乱れをほぼ排除できることを, 初めて実証した。
そこで我々は,ハイブリッドチャネル量子リピータに基づくグローバルスケール量子ネットワーク方式を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8388591755871736
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Global-scale entanglement distribution has been a formidable challenge due to the unavoidable losses in communication channels. Here, we propose a novel backbone channel for quantum network based on balloon-based aerial relays. We demonstrate for the first time that the atmospheric disturbances in balloon-based channels can be almost eliminated through optimizing beam waist positions and employing a series of adaptive optics systems, which boosts the channel efficiency to -21 dB over a 10,000 km distance, outperforming satellite-based relays by 12 dB with same device parameters. We then propose a global-scale quantum networking scheme based on hybrid-channel quantum repeaters that combine ground-based quantum repeaters and balloon-based aerial relays. Servers are interconnected globally via a chain of balloons, while clients link to local servers through fiber connections, facilitating rapid client switching and network scalability. Our simulations, employing state-of-the-art Eu$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ quantum memories and mature entanglement sources based on spontaneous parametric down-conversion, demonstrate an entanglement distribution rate in the sub-Hertz range between clients separated by 10,000 km. This approach offers a practical path toward global quantum networking in the near future.
- Abstract（参考訳）: グローバルスケールの絡み合い分布は、通信チャネルの避けられない損失のため、深刻な課題となっている。
本稿では,気球による空中中継に基づく量子ネットワークのための新しいバックボーンチャネルを提案する。
本研究は, ビームウエスト位置を最適化し, 適応光学系を用いてバルーン系チャネルの大気障害をほぼ解消し, 1万km離れた範囲で, チャネル効率を-21dBに向上させ, 12dBで衛星ベースリレーより優れることを示した。
次に,地上型量子リピータと気球型空中中継を組み合わせたハイブリッド型量子リピータに基づくグローバルな量子ネットワーク手法を提案する。
サーバはバルーンの連鎖を通じてグローバルに相互接続され、クライアントはファイバ接続を介してローカルサーバにリンクし、迅速なクライアント切替とネットワークのスケーラビリティを促進する。
Eu$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$量子メモリと自発パラメトリックダウンコンバージョンに基づく成熟エンタングルメント源を応用したシミュレーションでは,クライアント間のサブヘルツ領域におけるエンタングルメント分布の速度が10,000km離れていることを示す。
このアプローチは、近い将来、グローバル量子ネットワークへの実践的な道を提供する。
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