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面向轨道与大气变动的卫星量子网络自适应纠缠路由

量子物理 2025-11-10 v1 信号处理

摘要

卫星量子网络的拓展需要能够在动态轨道和大气条件下维持纠缠的自适应路由机制。常规方案往往针对静态或理想化拓扑结构设计,无法捕捉轨道运动、衰落及信任变动在星间链路中的综合影响。本文提出一种\textit{自适应纠缠感知路由框架},联合考虑轨道几何、大气衰减及多参数链路评估。路由度量整合忠诚度、信任及密钥率权重,以维持连通性并抵消湍流和衰落造成的损失。蒙特卡罗仿真在多个轨道密度(ρ=106\rho = 10^{-6}~km3^{-3})及环境 regime(标准大气、强湍流、晴空 LEO)下显示,相较于现有自适应方法,密钥生成率提升最高达 275%,有效纠缠忠诚度提升 15%。该框架实现网络规模与路径长度的亚线性比例关系,对最大化衰落方差 σfade=0.1\sigma_{\mathrm{fade}}=0.1 仍保持鲁健性,为未来全球量子星座构成强大潜力。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.05228,
  title  = {Adaptive Entanglement-Aware Routing for Satellite Quantum Networks under Orbital and Atmospheric Variability},
  author = {Dhrumil Bhatt and Vidushi Kumar},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05228},
  year   = {2025}
}