实现卫星量子密钥分发高密钥率的策略

量子密钥分发（QKD）是一项处于大规模部署边缘的先驱量子技术。然而，以实用速率在数百公里以外分发密钥仍是一项重大挑战。规避纠缠光子对地面损耗传输的一种途径是部署光学卫星链路。优化这些非静态量子链路以获得尽可能高的密钥率，对其成功运行至关重要。因此我们研制了高亮度偏振纠缠光子对源和带有能够快速转向、具备卫星跟踪能力的反射镜的接收模块。我们利用这一最先进硬件在143 km的地面自由空间链路上分发光子，并提取出高达每秒300比特的安全密钥率。与基于光纤的链路不同，卫星下行链路的信道损耗是时变的，且链路时间仅限于几分钟。因此我们提出了基于当前信道与接收机条件的链路参数基于模型的优化方法。该模型与我们的现场测试将有助于未来卫星任务的设计与运行，并推动全球尺度上高速率密钥的分发。