Fugu-MT 論文翻訳(概要): Optical Downlink Modeling for LEO and MEO Satellites under Atmospheric Turbulence with a Quantum State Tomography Use Case

論文の概要: Optical Downlink Modeling for LEO and MEO Satellites under Atmospheric Turbulence with a Quantum State Tomography Use Case

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13828v1
Date: Mon, 15 Dec 2025 19:09:37 GMT
ステータス: 翻訳完了
システム内更新日: 2025-12-17 16:49:26.459385
Title: Optical Downlink Modeling for LEO and MEO Satellites under Atmospheric Turbulence with a Quantum State Tomography Use Case
Title（参考訳）: 量子状態トモグラフィーを用いたLEOおよびMEO衛星の大気乱流下での光ダウンリンクモデリング
Authors: Artur Czerwinski, Jakub J. Borkowski, Saeed Haddadi,
Abstract要約: 本稿では,Low Earth Orbit (LEO) とMedium Earth Orbit (MEO) を含む自由空間光学系のリンク予算を包括的に分析する。我々は,送信に影響を及ぼす一次物理過程を考慮に入れた衛星-地上チャネルの詳細なモデルを構築した。 LEO衛星やMEO衛星上で搭載された光子源が生成した状態に量子状態トモグラフィーを施し,光地上局に送信する手法を提案する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: This paper presents a comprehensive analysis of the link budget for free-space optical systems involving Low Earth Orbit (LEO) and Medium Earth Orbit (MEO) satellites. We develop a detailed model of the satellite-to-ground channel that accounts for the primary physical processes affecting transmittance: atmospheric absorption and scattering, free-space diffraction, and turbulence-induced fluctuations. The study introduces a general method for computing transmittance along a slant path between a satellite and an optical ground station, incorporating zenith angle, slant range, and altitude-dependent attenuation. The proposed framework is intended to support the design and evaluation of space-based optical links and serves as a critical tool for defining technical specifications in satellite communication demonstrators and simulations. Numerical estimates are provided to illustrate the magnitude of losses under typical operational conditions, including the role of aperture averaging. In addition to the link budget analysis, we introduce a satellite-based quantum use case. We propose a scheme for quantum state tomography performed on states generated by an onboard photon source on an LEO or MEO satellite and transmitted to the optical ground station. This approach enables continuous verification of the quality of quantum resources that can be used to perform quantum protocols within quantum information networks.
Abstract（参考訳）: 本稿では,Low Earth Orbit (LEO) とMedium Earth Orbit (MEO) を含む自由空間光学系のリンク予算を包括的に分析する。本研究では, 大気吸収・散乱, 自由空間回折, 乱流誘起揺らぎなど, 透過率に影響を及ぼす主な物理過程を説明する衛星間通信路の詳細なモデルを構築した。本研究は、衛星と光学地上局の間のスラント経路に沿った透過率を計算し、ゼニス角、スラント範囲、高度依存減衰を取り入れた一般的な方法を提案する。提案するフレームワークは、宇宙ベースの光リンクの設計と評価を支援することを目的としており、衛星通信実証機とシミュレーションの技術的仕様を定義する重要なツールとして機能する。一般的な操作条件下での損失の大きさを数値計算で表し, 開口平均化の役割を含む。リンク予算の分析に加えて、衛星ベースの量子ユースケースも導入する。 LEO衛星やMEO衛星上で搭載された光子源が生成した状態に量子状態トモグラフィーを施し,光地上局に送信する手法を提案する。このアプローチにより、量子情報ネットワーク内の量子プロトコルの実行に使用できる量子リソースの品質の継続的な検証が可能になる。

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