論文の概要: Opportunistic Scheduling for Single-downlink Satellite-based Quantum Key Distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12514v1
- Date: Sun, 14 Dec 2025 01:42:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.294837
- Title: Opportunistic Scheduling for Single-downlink Satellite-based Quantum Key Distribution
- Title（参考訳）: 単一ダウンリンク衛星による量子鍵分布のオポチュニティスケジューリング
- Authors: Md Zakir Hossain, Nitish K. Panigrahy, Walter O. Krawec, Don Towsley, Bing Wang,
- Abstract要約: 効率的な量子鍵分布(QKD)を実現するために衛星をスケジュールする方法は重要な問題である。
地上局間の公平性を考慮に入れた衛星スケジューリングのための新しい機会論的手法を提案する。
我々は、この手法を幅広い設定で評価し、鍵レートと最小限の値で最良のトレードオフを提供することを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.283151076727762
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Satellite-based quantum key distribution (QKD), leveraging low photon loss in free-space quantum communication, is widely regarded as one of the most promising directions to achieve global-scale QKD. With a constellation of satellites and a set of ground stations in a satellite-based QKD system, how to schedule satellites to achieve efficient QKD is an important problem. This problem has been studied in the dual-downlink architecture, where each satellite distributes pairs of entanglements to two ground stations simultaneously. However, it has not been studied in the single downlink architecture, where satellites create keys with each individual ground station, and then serve as trusted nodes to create keys between pairs of ground stations. While the single downlink architecture provides weaker security in that the satellites need to be trusted, it has many advantages, including the potential of achieving significantly higher key rates, and generating keys between pairs of ground stations that are far away from each other and cannot be served using the dual-downlink architecture. In this paper, we propose a novel opportunistic approach for satellite scheduling that accounts for fairness among the ground station pairs, while taking advantage of the dynamic satellite channels to maximize the system performance. We evaluate this approach in a wide range of settings and demonstrate that it provides the best tradeoffs in terms of total and minimum key rates across the ground station pairs. Our evaluation also highlights the importance of considering seasonal effects and cloud coverage in evaluating satellite-based QKD systems. In addition, we show different tradeoffs in global and regional QKD systems.
- Abstract（参考訳）: 自由空間量子通信における低光子損失を利用した衛星ベースの量子鍵分布(QKD)は、グローバルスケールのQKDを実現する上で最も有望な方向の1つである。
衛星と地上局の集合体を衛星ベースのQKDシステムに配置することで、効率的なQKDを実現するために衛星をスケジュールする方法が重要な問題である。
この問題は、各衛星が2つの地上局に対の絡み合いを同時に分散するデュアルダウンリンクアーキテクチャにおいて研究されている。
しかし、単一のダウンリンクアーキテクチャでは研究されておらず、衛星はそれぞれの地上局で鍵を作り、次いで信頼されたノードとして機能し、地上局間の鍵を作成する。
単一ダウンリンクアーキテクチャは、衛星を信頼する必要があるというより弱いセキュリティを提供するが、大幅に高い鍵レートを達成する可能性や、互いに遠く離れており二重ダウンリンクアーキテクチャでは提供できない地上局間の鍵を生成するなど、多くの利点がある。
本稿では,地上局間の公平性を考慮に入れつつ,動的衛星通信路を活用してシステム性能を最大化する衛星スケジューリング手法を提案する。
我々は,この手法を広範囲な設定で評価し,地上局間の鍵レートと最小値の合計で最高のトレードオフを提供することを示した。
また,衛星を用いたQKDシステムの評価において,季節効果と雲のカバレッジを考慮することの重要性も強調した。
さらに、グローバルおよび地域QKDシステムにおいて、異なるトレードオフを示す。
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