論文の概要: Entanglement distribution via satellite: an evaluation of competing protocols assuming realistic free-space optical channels
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.01633v1
- Date: Thu, 02 Oct 2025 03:25:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-03 21:54:12.823489
- Title: Entanglement distribution via satellite: an evaluation of competing protocols assuming realistic free-space optical channels
- Title（参考訳）: 衛星による絡み合い分布:リアルな自由空間光チャネルを想定した競合プロトコルの評価
- Authors: Nicholas Zaunders, Timothy C. Ralph,
- Abstract要約: 衛星プラットフォームに基づくエンタングルメント分布プロトコルは量子ネットワークの優れた候補である。
我々は,各ネットワークトポロジにおける各プロトコルによって達成される蒸留エンタングルメントの分布率を計算した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.34376560669160394
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A key technical requirement of any future quantum network is the ability to distribute quantum-entangled resources between two spatially separated points at a high rate and high fidelity. Entanglement distribution protocols based on satellite platforms, which transmit and receive quantum resources directly via free-space optical propagation, are therefore excellent candidates for quantum networking, since the geometry and loss characteristics of satellite networks feasibly allow for up to continental-scale ($\sim10^3$ km) over-the-horizon communication without the infrastructure, cost, or losses associated with equivalent fibre-optic networks. In this work, we explore two network topologies commonly associated with quantum networks - entanglement distribution between two satellites in low-Earth orbit mediated by a third satellite and entanglement distribution between two ground stations mediated by a satellite in low-Earth orbit, and two entanglement distribution schemes - one where the central satellite is used as a relay, and the other where the central satellite is used to generate and distribute the entangled resource directly. We compute a bound on the rate of distribution of distillable entanglement achieved by each protocol in each network topology as a function of the network channels for both single-rail discrete- (DV) and continuous-variable (CV) resources and use or non-use of probabilistic noiseless linear quantum amplification (NLA). In the case of atmospheric channels we take into account the turbulent and optical properties of the free-space propagation. We determine that for the triple-satellite network configuration, the optimal strategy is to perform a distributed NLA scheme in either CV or DV, and for the ground-satellite-ground network the optimal strategy is to distribute a DV resource via the central satellite.
- Abstract（参考訳）: 将来の量子ネットワークにおける重要な技術的要件は、空間的に分離された2つの点間で、高い速度と高い忠実度で量子絡み合ったリソースを分配する能力である。
したがって、衛星ネットワークの幾何学的および損失特性は、インフラストラクチャ、コスト、損失を伴わずに、大陸規模の(\sim10^3$ km)オーバー・ザ・ホライゾン通信を可能にするため、自由空間の光伝搬を介して量子資源を直接送受信する衛星プラットフォームに基づくエンタングルメント分布プロトコルは、量子ネットワークの優れた候補である。
本研究では、第3の衛星を介する低地球軌道における2つの衛星間の絡み合い分布と、低地球軌道における衛星による2つの地上ステーション間の絡み合い分布と、2つの絡み合い分布スキームについて検討する。
単線離散(DV)および連続可変(CV)リソースのネットワークチャネルの関数として,各ネットワークトポロジにおいて各プロトコルが達成した蒸留エンタングルメントの分布率を計算し,確率的ノイズレス線形量子増幅(NLA)の使用の有無を計算した。
大気圏の場合、自由空間伝播の乱流と光学的性質を考慮する。
我々は,三段衛星ネットワーク構成において,CVまたはDVの分散NLA方式を最適とし,地上衛星ネットワークでは,中央衛星を介してDV資源を分配することが最適であると判断した。
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