单下行卫星量子密钥分发的机会主义调度
量子物理
2025-12-16 v1
摘要
卫星量子密钥分发（QKD）利用自由空间量子通信中低光子损耗，被广泛视为实现全球规模QKD的最有前景的方向之一。在卫星QKD系统中，一组卫星和若干地面站的组合构成了复杂的调度问题。该问题在双下行架构下已被研究，即每个卫星同时将一对纠缠分发给两个地面站。然而，在单下行架构下尚未进行研究——即卫星分别与每个地面站创建密钥，然后作为受信节点在地面站之间创建密钥。尽管单下行架构因卫星需要被视为受信节点而安全性较弱，但它具有诸多优势，包括实现显著更高密钥速率的潜力，以及生成无法使用双下行架构服务的远距离地面站间密钥。在本文中，我们提出了一种新颖的机会主义方法，用于卫星调度，该方法在考虑公平性和动态卫星信道的基础上最大化系统性能。我们在广泛的设置下评估了该方法，证明其在总体最低密钥速率方面提供了最佳权衡。我们的评估还突显了考虑季节性效应和云层覆盖在评估卫星QKD系统方面的重要性。此外，我们展示了全球和区域QKD系统中的不同权衡。
引用
@article{arxiv.2512.12514,
title = {Opportunistic Scheduling for Single-downlink Satellite-based Quantum Key Distribution},
author = {Md Zakir Hossain and Nitish K. Panigrahy and Walter O. Krawec and Don Towsley and Bing Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.12514},
year = {2025}
}