利用下行链路增强卫星上行量子通信
量子物理
2021-10-13 v1
摘要
在构建全球量子互联网的过程中，与低地球轨道卫星的量子通信将发挥关键作用。此类通信需为双向：不仅在卫星到地面（下行）信道中有效，在地面到卫星（上行）信道中亦需有效。鉴于后一信道的损耗相对前者显著更大，应探索能够利用更优下行链路来增强上行量子通信的技术。本工作正是如此——探讨如何以双模压缩真空（TMSV）态形式的连续变量纠缠，相对于直接上行传输显著增强地面到卫星量子态传输的保真度。更具体地，通过对下行与上行信道中湍流大气内光束演化的详细相位屏模拟，我们展示了卫星所建立的 TMSV 隐形传态信道如何用于相对于直接传输大幅提升上行相干态传输的保真度。进而，我们说明这又如何导致更高字母表相干态的上行传输。此外，我们展示了作用于地面站处所接收 TMSV 态分量上的非高斯操作可带来进一步增强。由于 TMSV 态可在卫星平台上就地轻易产生，并为多数量子态构成可靠隐形传态信道，我们的工作表明新兴量子互联网中未来的卫星在设计时应考虑经由 TMSV 隐形传态的上行通信。
引用
@article{arxiv.2102.01853,
title = {Enhanced Uplink Quantum Communication with Satellites via Downlink Channels},
author = {Eduardo Villaseñor and Mingjian He and Ziqing Wang and Robert Malaney and Moe Z. Win},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.01853},
year = {2021}
}