利用双频段可重构智能表面增强卫星量子密钥分发
信号处理
2025-07-08 v1
摘要
本文提出了一种用于混合卫星通信的新型系统架构，该架构使用双频段可重构智能表面(RIS)集成了量子密钥分发(QKD)和经典射频(RF)数据传输。其动机是通过在统一框架内利用量子光链路的安全性和经典RF信道的鲁棒性，来满足全球安全可靠通信日益增长的需求。通过采用频率选择性RIS，系统实时独立优化量子(850 nm)和经典(S频段)信道，动态适应大气湍流和雨衰等环境波动。量子比特误码率(QBER)和经典信噪比(SNR)的联合优化被表述为一个二次无约束二元优化(QUBO)问题，从而能够利用量子和经典计算方法实现高效的自适应相位控制。全面的理论建模和模拟，以墨子号卫星的实验数据为基准，证明了显著的性能提升。值得注意的是，RIS辅助系统将QBER从约2.5%降低到0.7%，将安全密钥率(SKR)提高到每秒超过30,000比特，并在高仰角时将经典RF SNR提高了约3 dB。这些结果展示了混合RIS辅助卫星链路提供稳健、高效和安全全球通信的实际潜力。
引用
@article{arxiv.2507.03246,
title = {Enhancing Satellite Quantum Key Distribution with Dual Band Reconfigurable Intelligent Surfaces},
author = {Muhammad Khalil and Ke Wang and Jinho Choi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.03246},
year = {2025}
}
备注
11