星基测量设备无关量子密钥分发的可行性研究
量子物理
2021-05-26 v1
摘要
测量设备无关（MDI）量子密钥分发（QKD）被认为是克服当前可信卫星范式的替代方案。然而，星基 MDI-QKD 的可行性在以下因素方面仍不明确：地面站与卫星之间的高损耗上行链路、两个地面站同时可见的有限时长，以及执行贝尔态测量（Bell-state Measurement, BSM）时对双光子干涉的严格要求。在本文中，我们基于墨子号卫星给出了星基 MDI-QKD 的可行性评估。结合轨道动力学模型与大气信道模型，提出了一个框架来探索包括轨道高度、仰角、收发孔径和大气湍流强度在内的完整参数空间，以给出提高密钥率的考量，并进而为星基 MDI-QKD 的实现提供相关的参数权衡。我们进一步研究了 MDI-QKD 的核心，即双光子干涉的考量，例如针对多普勒频移的频率校准与时间同步技术，以及在动态非对称信道中执行强度优化方法的方式。我们的工作可作为探路者，为涉及未来量子通信卫星任务选择等的决策提供支持。
引用
@article{arxiv.2012.14554,
title = {Feasibility of space-based measurement-device-independent quantum key distribution},
author = {Xingyu Wang and Chen Dong and Shanghong Zhao and Yong Liu and Xiaowen Liu and Haonan Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2012.14554},
year = {2021}
}
备注
13 pages;10 figures