量子中继器星座中的卫星与光学链路动力学仿真

量子中继器和卫星-based 光学链路是克服光纤中指数级光子损耗、实现全球量子通信的互补技术。我们分析了将这些方法结合起来的体系结构，并使用卫星作为量子中继器节点来分发给远离的光学地面站的纠缠。本文仿真了动态的三维地面站经过，超越了通常考虑静态卫星链路的前期研究。为此，我们数值求解由三颗低轨卫星组成的动态系统的运动方程。该光学链路模型考虑了大气衰减、单模光纤耦合、光束迖散和扩散，以及自适应光学效应。我们推导了用于量子存储辅助通信的Bell态测量及其相关误差率的解析表达式，包括检出效率和态相干性。我们考虑了大陆和跨洲连接的下行和上行体系结构，并评估了卫星高度和星间距离对预期纠缠交换速率的影响。我们的仿真模型使我们能够设计不同的轨道配置用于卫星星座，并在真实条件下分析量子中继器的年度性能。