全球距离上的幽灵作用：量子互联网星基纠缠分发分析

卫星量子通信近期的实验突破开启了利用卫星链路建立全球量子互联网的可能性。由于在卫星到地面的光信号衰减较低，且由于当前量子存储器的相干时间较短，该方法在近期似乎尤其可行。后者阻碍了使用大气或光纤链路以高速率进行长距离的地面纠缠分发。在这项工作中，我们提出一个由绕轨卫星星座组成的全球尺度量子互联网，为地面站提供连续的、按需的纠缠分发服务。这些卫星也可作为不可信节点用于长距离量子密钥分发。我们开发了一种技术，用于确定具有连续覆盖的最优卫星配置，该技术平衡了卫星总数与纠缠分发速率。利用此技术，我们确定了极轨道星座的多种最优卫星配置，并分析了多种地面站配置下由此产生的星地损耗与可实现的纠缠分发速率。我们还将这些纠缠分发速率与地面量子中继器方案的速率进行了比较。总体而言，我们的工作提供了使基于卫星的全球量子互联网成为现实所需的理论工具和实验指导。