QuESat：面向全球尺度纠缠分布的卫星辅助量子互联网

远程纠缠分布对于许多量子应用至关重要。目前，远程纠缠分布的实际方法依赖于光纤进行地面纠缠分布。然而，基于光纤的方法由于固有局限性无法实现全球尺度的纠缠分布。本文研究了一种新的混合地面-卫星量子网络架构（QuESat），用于全球尺度的纠缠分布，将地面光纤网络与基于低地球轨道卫星构建的全球尺度无源光网络相结合。卫星网络通过可调节透镜阵列构建的近真空光束导引器，提供光子光路的动态构建，与使用光纤相比，能够在长距离上以非常高的效率将光子从一个地面站转发到另一个地面站。为了评估QuESat在全球通信中的可行性和有效性，我们考虑了卫星的轨道动力学和地面用户随时间变化的纠缠需求，建立了光路配置和纠缠分布问题。开发了一个两阶段算法，分别动态配置光束导引器和分布纠缠。该算法结合了随机舍入和确定性舍入用于光路配置以实现全球连接，以及最优纠缠交换用于分布纠缠以满足用户需求。通过开发地面-卫星量子网络模拟器，QuESat与中继网络相比实现了多倍的改进。