Feasibility of satellite quantum key distribution
在本文中，我们提出了一个新的分析的可行性量子密钥分发之间的LEO卫星和地面站。首先，我们研究了信号在湍流大气中的上下行传输，讨论了光束扩展和光束漂移对传输的影响。然后，我们介绍了在夜间和白天的信道的背景噪声的模型，计算不同的配置的信噪比。我们还讨论了预期的错误率，由于不完善的极化补偿的信道。最后，我们计算了不同配置（上行链路，下行链路）和不同的协议（BB84有和没有诱饵状态，基于纠缠的Ekert91协议）的安全密钥的预期密钥生成速率。
2009-05-12 quant-ph
Entanglement over global distances via quantum repeaters with satellite links
我们研究基于量子中继器架构的全球距离上的纠缠创建，该架构使用配备纠缠光子源的低地球轨道卫星，以及配备量子非破坏探测器和量子存储器的地面站。我们表明，这种方法允许纠缠创建在可行的速率超过距离，是无法通过直接传输通过光纤，甚至从非常遥远的卫星。
2014-10-20 quant-ph
Performance Analysis of Satellite-Based QKD Protocols
Indian Institute of Technology, Jodhpur（印度约德浦尔理工学院）
本文分析了卫星基自由空间量子密钥分发协议在低轨道链路中的性能，探讨了不同协议在日间和夜间条件下的QBER和安全密钥率差异。
2026-04-13 quant-ph
Polarization design for ground-to-satellite quantum entanglement distribution
偏振保持是自由空间量子通信的关键技术。本文介绍了一种发射天线的极化保持设计，通过局部测试，平均极化消光比为887：1。我们实现了一个可行的卫星运动的偏振补偿方案，具有超过0.995的偏振保真度。最后，我们首次从地面向卫星分配了纠缠，违反了贝尔不等式2.312+-0.096。
2019-12-13 quant-ph
Spooky action at a global distance: analysis of space-based entanglement distribution for the quantum internet
最近在卫星量子通信方面的实验突破，为利用卫星链路创建全球量子互联网提供了可能性。这种方法在短期内似乎特别可行，因为从卫星到地面的光信号衰减较低，而且量子存储器目前的相干时间很短。后者阻止了使用大气或光纤链路在长距离上以高速率进行地面纠缠分发。在这项工作中，我们提出了一个全球规模的量子互联网，由一个轨道卫星星座组成，为地面站提供连续的、按需的纠缠分发服务。卫星还可以作为不可信节点，用于远距离量子密钥分发。我们开发了一种技术，用于确定最佳的卫星配置与连续覆盖，平衡卫星的总数和纠缠分布率。使用这种技术，我们确定各种最佳的卫星配置的极轨道星座，我们分析了由此产生的卫星到地面的损失和可实现的纠缠分布率为多个地面站配置。我们还提供了这些纠缠分布率和地面量子中继器方案的速率之间的比较。总的来说，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。
2021-01-11 quant-ph
Satellite-based Distribution of Hybrid Entanglement
随着全球量子通信的成熟，由连续变量（CV）和离散变量（DV）混合技术组成的异构量子网络将变得无处不在。CV和DV模式之间的混合量子纠缠将是此类网络中的关键资源。这种混合量子纠缠的一个主要候选者是薛定谔猫态和光子数态之间的纠缠。在这项工作中，我们探索使用双模压缩真空（TMSV）状态，从卫星上分发，作为我们的候选人混合纠缠预存储在地面量子网络中的重新分配的隐形传态资源。我们确定的损失条件下，通过TMSV资源的隐形传态优于直接卫星分布的混合纠缠，除了量化的优势，隐形传态的DV模式相对于CV模式。我们的详细计算表明，在低地球轨道预期的损耗条件下，相对于在异构量子网络中分配混合纠缠的其他方法，通过TMSV资源的DV隐形传态将始终提供显着改善的结果。
2020-11-11 quant-ph
Entanglement demonstration on board a nano-satellite
用于安全通信的全球量子网络可以使用大量卫星在地面节点之间分配纠缠光子对来实现。由于卫星的成本取决于其大小，因此最小的卫星将是最具成本效益的。本文介绍了一种在纳卫星上运行的偏振纠缠光子对源。源违反贝尔不等式，CHSH参数为2.6 $\pm$ 0.06。该源可以与光链路技术相结合，以实现未来的量子通信纳米卫星任务。
2020-06-25 quant-ph
Entanglement distribution via satellite: an evaluation of competing protocols assuming realistic free-space optical channels
Centre for Quantum Computation and Communication Technology, School of Mathematics and Physics, University of Queensland（昆士兰大学数学与物理学院量子计算与通信技术中心）
本文评估了基于卫星的纠缠分发协议，在现实自由空间光学信道条件下，比较了不同网络拓扑和方案的性能，发现三卫星网络中分布式NLA方案最优，地面-卫星-地面网络中通过中央卫星分发DV资源最优。
2026-02-01 quant-ph
Markov Chain Model of Entanglement Setup in Noisy Dynamic LEO Satellite Networks
Victoria University of Wellington（惠灵顿维多利亚大学）
本文提出了一种用于分析噪声动态LEO卫星量子网络中纠缠分布的马尔可夫链模型，通过研究链接存储年龄和物理距离的状态空间，揭示了高请求率与低请求率在纠缠链接保真度和满足率之间的权衡，为量子通信网络的设计优化提供了理论支持。
2026-10-07 quant-ph
A reconfigurable entanglement distribution network suitable for connecting multiple ground nodes with a satellite
针对卫星过境时间短、难以高效连接多个地面用户的问题，提出一种可重构的纠缠分发网络，兼具多点对单点与成对地面网络功能，数值模拟显示其具有良好扩展性，为全球地面节点互联提供可行方案。
2024-08-30 quant-ph
Satellite-Aided Entanglement Distribution for Optimized Quantum Networks
Aalborg University（奥尔堡大学）
针对量子互联网中纠缠预分发效率问题，提出卫星辅助纠缠分发（SED）算法，通过卫星缩短拓扑减少量子比特使用，数值结果显示SED显著提升小型网络性能，而纠缠共享约束对大型网络关键。
2025-02-25 quant-ph
Autonomous Optical Alignment of Satellite-Based Entanglement Sources using Reinforcement Learning
Gdańsk University of Technology（格但斯克理工大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；University of Gdańsk（格但斯克大学）
本文提出利用强化学习实现卫星基于的纠缠源自主光学对准，通过模拟验证RL在效率和准确性上的优势。
2026-01-23 quant-ph
A comprehensive design and performance analysis of LEO satellite quantum communication
利用卫星平台的光量子通信有可能将量子密钥分发（QKD）的范围从陆地上的200 km扩展到全球范围。我们已经开发了一个彻底的数值模拟，使用现实的模拟轨道，并将指向误差，衍射，大气和望远镜设计的影响，以获得估计的损失和背景噪声的卫星系统会经历。结合量子光学模拟的光源和探测，我们确定了量子密钥分发的安全密钥长度，以及纠缠可见性和可达距离的基础实验。我们分析了低地球轨道（LEO）卫星的量子光信号的下行链路和上行链路的情况下的性能。我们认为，定位在地面上的量子源的优势证明了更大的科学兴趣，在上行链路相比，下行链路。卫星上有一个直径至少为25厘米的地面发射器和一个30厘米的接收望远镜的上行链路，可用于利用纠缠光子源或弱相干脉冲源每周多次成功地进行量子密钥分发，以及进行长距离贝尔测试和量子隐形传态。我们的模型有助于解决重要的设计考虑因素，如工作波长，类型和规格的源和探测器，望远镜设计，具体的轨道和地面站的位置，在预期的整体系统性能。
2012-11-12 physics.optics quant-ph
Satellite-assisted Entanglement Distribution with High-Dimensional Photonic Encoding
针对卫星辅助纠缠分发中量子存储器相干时间有限导致多对纠缠难以同时获得的问题，提出将SPDC源作为时间仓编码光子量子维度源并与量子维度兼容存储器配对，实现多个纠缠对同时分发，速率比量子比特方式快几个数量级。
2025-05-22 quant-ph
On the viability of Transatlantic Quantum Entanglement Distribution using Combined Satellite and Stratospheric Relay Nodes
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
研究利用低轨卫星与平流层高海拔平台（HAP）上的被动光学中继，在6500公里地面距离上实现跨大西洋量子纠缠分布，混合架构可提供最高纠缠分布速率，年安全密钥量约5×10^6比特。
2026-06-08 quant-ph
Operational performance of finite-key entanglement-based satellite quantum key distribution
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；Fraunhofer Centre for Applied Photonics（弗劳恩霍夫应用光子学中心）
本文研究了基于纠缠的卫星量子密钥分发中有限密钥效应的影响，提出高保真的模型与安全框架，优化密钥长度并提供设计指南。
2026-10-30 quant-ph
Exploiting Spatial Diversity in Earth-to-Satellite Quantum-Classical Communications
本研究首次探讨了利用空间多样性缓解地球到卫星量子通信中衰减问题，通过理论分析和数值模拟证明了多地面站与卫星多接收孔径组合能提升纠缠分布效率。
2025-03-03 eess.SP physics.optics quant-ph
Satellite-Based Quantum Communication: Performance Evaluation of Discrete-Variable Quantum Key Distribution Protocols
Indian Institute of Technology Jodhpur（印度焦浦尔理工学院）
本文通过圆形和椭圆光束传播模型，评估了BB84、B92、BBM92、E91及高维QKD协议在卫星链路中的性能，发现高维BB84协议在密钥率和噪声容忍度上更优。
2026-06-08 quant-ph
Single-Satellite Quantum Repeater Performance Analysis
SUPA Department of Physics, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Fraunhofer Centre for Applied Photonics（弗劳恩霍夫应用光子学中心）
研究单卫星与地面站之间纠缠分布的性能，对比直接双下行纠缠分发与空间量子中继在不同过顶几何结构下的表现，分析长期纠缠分布性能及高度依赖性。
2026-10-30 quant-ph
Hybrid Entanglement Swapping for Satellite-based Quantum Communications
混合纠缠交换支持任意态的隐形传态，而不管态中的量子信息是以离散变量（DV）还是连续变量（CV）编码。在这项工作中，我们研究了CV隐形传态信道创建之间的两个地面接收机通过直接损失分布从低地球轨道（LEO）卫星。这样一个灵活的隐形传态协议有可能将一个全球性的量子设备阵列互连起来，而不管这些设备是基于什么不同的内在技术构建的。然而，过去的研究混合纠缠交换没有考虑信道传输损耗。在这里，我们推导出的一般框架，在一个有损CV隐形传态信道的任意输入模式的隐形传态。我们研究了输入模是纠缠在光子数基中的DV态的一部分的具体情况，然后确定了最佳的隐形传态策略。我们的研究结果表明，相对于直接从卫星上获得的DV光子数纠缠，在某些情况下，我们传送的DV态保持了更高的纠缠质量。我们讨论了我们的新成果的影响，在不同的量子设备之间生成一个全球网络的超安全通信，这些设备拥有与LEO卫星的视线连接。具体来说，我们说明了隐形传态过程的影响，从量子密钥分发协议的密钥速率。
2019-11-07 quant-ph
Increasing the secret key rate of satellite-to-ground entanglement-based QKD assisted by adaptive optics
本研究评估了自适应光学技术在白天缓解大气湍流的优势，通过提升接收信号耦合至光纤的效率，显著提高了星地基于纠缠的量子密钥分发性能，其密钥率较未校正场景提升数百比特每秒。
2024-11-14 quant-ph
Optimal Entanglement Distribution using Satellite Based Quantum Networks
基于卫星的量子通信的最新技术进步使其成为实现全球规模量子网络的有前途的技术。由于与基于地面的光纤通信相比更好的损耗距离缩放，卫星量子通信可以在地理上相隔很长距离的地面站之间分配高质量的量子纠缠。这项工作的重点是最佳分配的二分纠缠的一组对地面站使用的星座的轨道卫星。特别是，我们的特点是最佳的卫星到地面站的传输调度政策的聚合纠缠分布率受到各种资源的限制，在卫星和地面站。我们将输电调度问题转化为一个整数线性规划问题，并在特定的场景下有效地求解。我们的框架也可以作为一个基准工具来衡量其他潜在的传输调度策略的性能。
2022-05-26 cs.NI quant-ph
Entanglement Distribution in Satellite-based Dynamic Quantum Networks
针对现有星基纠缠分发研究未考虑卫星时变移动、未支持星间链路纠缠分发的不足，提出含卫星移动与星间链路的系统模型，将动态网络最优纠缠分发问题转化为静态逻辑图问题，设计多项式时间贪心算法及ILP基准算法，验证了模型与算法的优势。
2023-06-15 cs.NI quant-ph
QuESat: Satellite-Assisted Quantum Internet for Global-Scale Entanglement Distribution
针对光纤难以实现全球量子纠缠分发的问题，提出融合地面光纤与低轨卫星无源光网络的QuESat架构，设计两阶段算法实现动态光路配置与纠缠分发，性能较中继网络提升数倍。
2025-05-19 cs.NI quant-ph
Point-ahead demonstration of a transmitting antenna for satellite quantum communication
低发散光束是高效率长距离光链路的必要先决条件，特别是对于基于卫星的量子通信。由卫星运动引起的前点角总是比信号光束的发散角大几倍。我们设计了一种新颖的具有指向功能的发射天线，并提供了一种易于执行的校准方法，其精度优于0.2 urad。随后，我们的天线建立了到量子卫星Micius的上行链路，在500- 1，400公里的距离上链路损耗为41-52 dB。结果清楚地证实了我们模型的有效性，并提供了进行量子通信的能力。该方法适用于各种移动平台间的自由空间光通信系统。
2019-12-13 quant-ph
Satellite-based entanglement distribution and quantum teleportation with continuous variables
研究地面站与卫星间连续变量纠缠分发和量子隐形传态中大气湍流等误差源的影响，提出引入中间站以提升保真度，证实了低地球轨道上下行及上行链路的可行性。
2023-03-30 physics.optics quant-ph
Building a global quantum internet using a satellite constellation with inter-satellite links
提出通过带星间激光链路的近地轨道卫星星座及无源光学下行链路构建全球量子互联网，可在美欧亚间实现数MHz纠缠分发并降低对量子存储器与中继器的依赖。
2025-05-12 quant-ph
Gaussian Entanglement Distribution via Satellite
在这项工作中，我们分析了两个地面站之间的高斯纠缠产生的三个量子通信方案。通信发生通过卫星在两个独立的大气衰落信道由相干性引起的波束漂移为主。在我们的第一个方案中，工程复杂性主要集中在地面收发器上，卫星只是作为反射器。该方案虽然不知道两个大气信道的信道状态信息，但仍然可以确定地面站之间的高斯纠缠产生。在地面上，可以应用蒸馏和高斯化程序，从而在地面站之间产生精确的高斯纠缠产生率。我们比较了第一个方案与两个竞争方案产生的速率，其中量子复杂性被添加到卫星上，从而说明了天基工程复杂性和地面站纠缠生成速率之间的权衡。
2015-02-05 physics.optics quant-ph
Nanobob: A Cubesat Mission Concept For Quantum Communication Experiments In An Uplink Configuration
我们提出了一个地面到空间的量子密钥分发（QKD）的任务概念和相应的可行性研究的低地球轨道立方体卫星有效载荷的发展。量子信息由单光子携带，二进制码由光子的偏振态表示。地面和卫星之间纠缠光子的分布可以用来证明链路的量子性质：保证不会发生窃听。通过将纠缠光子源放置在地面上，空间段仅包含不太复杂的探测系统，从而能够在与12 U立方体卫星标准（12 dm 3）兼容的紧凑外壳中实施。这降低了该项目的总体成本，使其成为未来欧洲量子通信卫星任务的探路者的理想选择。空间段也比包含源的空间段更通用，因为它与多个QKD协议（不限于纠缠光子方案）兼容，并且可以用于量子物理实验，例如纠缠退相干的研究。其他可能的实验包括大气传输/湍流表征、暗区映射、精细指向和跟踪以及精确的时钟同步;所有这些都对未来全球规模的量子通信工作至关重要。
2017-11-13 quant-ph
Lorentz invariant entanglement distribution for the space-based quantum network
近年来，人们对跨越全球的量子网络给予了极大的关注，包括用于从量子密钥分发到分布式传感器和时钟的应用的链接卫星。在许多这些方案中，相对论变换可能对分布式纠缠对的纯度产生有害影响。这对于分布式时钟的应用变得特别重要。在本文中，我们开发了一个洛伦兹不变的纠缠分配协议，完全消除了由于相对运动的卫星的影响。
2019-12-08 quant-ph
Satellite-Terrestrial Quantum Networks and the Global Quantum Internet
本文提出一种结合GEO和LEO卫星与地面站的三层星地量子网络架构，LEO负责纠缠分发，GEO负责协调，复杂操作集中于地面站，并探讨了无量子存储器的近期应用。
2024-10-16 quant-ph
Quantum repeaters in space
长距离纠缠是一种非常宝贵的资源，但由于光在光纤中的指数损耗，它的分布非常困难。一种可能的解决方案是使用基于纠缠交换或量子纠错的量子中继器。或者，可以利用卫星自由空间光链路，实现更好的损耗距离缩放。我们建议将这两种成分，量子中继器和基于卫星的链路，结合成一个方案，允许实现纠缠分布在全球范围内的少量中间不可信节点。放置在卫星上的纠缠源将以光子编码的量子态发送到轨道量子中继站，在那里进行纠缠交换。这个中继器链的性能进行评估的BB-84加密协议的密钥速率。我们与其他中继器链架构进行比较，并表明我们的方案是优越的，在几乎所有的情况下，实现更高的密钥速率，可靠性和灵活性。最后，我们分析了在中期实施的可行性，并讨论了示范性轨道配置。基于卫星的链路与地面中继器网络的集成可以被设想为未来量子互联网的骨干。
2020-05-20 quant-ph
A global quantum network with ground-based single-atom memories in optical cavities and satellite links
University of Calgary（卡尔加里大学）；Nanofiber Quantum Technologies, Inc. (NanoQT)（纳米光纤量子技术有限公司）；University of Oxford（牛津大学）
本文提出利用低轨道卫星和地面单原子记忆实现全球量子网络，通过CAPS门和Rydberg门实现高保真度纠缠分发，可实现跨洲距离的高效纠缠传输。
2025-07-03 quant-ph
Advances in entanglement-based QKD for space applications
量子密钥分发（QKD）使得能够通过物理定律来保证加密密钥的防窃听交换。在广泛部署QKD的道路上，最后剩下的障碍之一是光子在陆地分布期间经历的高损耗，这限制了通信双方之间的距离。这个问题的一个可行的解决方案是完全避免光子通过光纤的地面分布，而是通过卫星链路传输，其中损耗主要是衍射而不是吸收和散射。第一个专门的卫星任务已经证明了这种方法的可行性，尽管相对较低的安全密钥速率。为了使QKD在商业上可行，未来卫星任务的设计必须集中在以更低的系统成本实现更高的密钥速率。目前的卫星任务已经在几乎最佳的系统参数下运行，这使得利用目前部署的技术提高关键速率的空间很小。相反，需要从根本上新的技术来大幅降低两个遥远方之间共享的每个秘密比特的成本。基于纠缠的协议提供了最高级别的安全性，并通过利用潜在的量子相关性提供了几种提高密钥速率的途径。在这篇文章中，我们回顾了基于纠缠的QKD的最相关的进展，这些进展可以在自由空间链路上实现，从而可以从轨道上分发安全密钥。众所周知，卫星任务的开发是漫长的。因此，应尽早审查新一代量子有效载荷的可能候选者，以推动空间应用量子技术的发展。
2022-10-05 quant-ph
Scalable Scheduling Policies for Quantum Satellite Networks
该研究针对量子卫星网络的传输调度问题，证明通用问题为NP难，提出四种启发式算法，在Starlink星座场景下验证了基于最优加权b匹配和全局贪心的算法性能更优，还开发了相关仿真软件系统。
2024-05-15 cs.PF quant-ph
Simulation of satellite and optical link dynamics in a quantum repeater constellation
本研究针对全球量子通信需求，提出将卫星作为量子中继器节点的架构，通过三维动态仿真低轨卫星运动与光链路特性，推导贝尔态测量解析表达式，分析轨道参数对纠缠交换率的影响，为量子中继星座设计与性能评估提供支撑。
2025-01-17 quant-ph
Quantum Entanglement and Measurement Noise: A Novel Approach to Satellite Node Authentication
提出利用量子纠缠与卫星量子光通信系统的独特测量噪声构建“量子噪声指纹”，通过训练建档和在线实时认证实现星座节点身份验证，并在 IBM System One 上完成验证。
2025-01-10 cs.CR quant-ph
Entanglement Management in Space-Based Quantum Information Networks
针对全球量子信息网络（QIN）的发展需求，本文围绕天基量子信息网络的纠缠管理，探讨了卫星在QIN部署中的多种参与方式、架构整合方案及面临的挑战，凸显了卫星突破地面距离限制的关键作用。
2025-08-01 quant-ph
Efficient Entanglement Routing for Satellite-Aerial-Terrestrial Quantum Networks
本文针对卫星-高空-地面量子网络的长距离高保真纠缠传输需求，提出联合优化路径选择与纠缠生成速率的纠缠路由方案，采用基于Benders分解的算法高效求解对应的MILP问题，数值结果验证了方案有效性。
2025-09-04 cs.NI quant-ph
Distillation-Enhanced Continuous-Variable Quantum Teleportation for Satellite Communication Networks
École de Technologie Supérieure, University of Québec（魁北克大学技术学院）；American University of Beirut（贝鲁特美国大学）；Western University（韦仕敦大学）
研究卫星通信网络中连续变量量子隐形传态受大气影响的问题，采用基于光子添加和减法的非高斯纠缠蒸馏协议，提升了传态保真度和纠缠负性，确定最佳压缩参数，证明该方法在实际卫星网络中改善量子通信的有效性。
2026-07-13 quant-ph
Adaptive Entanglement-Aware Routing for Satellite Quantum Networks under Orbital and Atmospheric Variability
本文提出一种自适应纠缠感知路由框架，联合轨道几何、大气衰减及保真度、信任和密钥率权重，在卫星量子网络中实现密钥生成率最高提升275%和保真度提高15%，并具备次线性扩展与抗衰落鲁棒性。
2025-11-07 eess.SP quant-ph
Space-Based Quantum Internet: Entanglement Distribution in Time-Varying LEO Constellations
针对LEO卫星网络动态拓扑导致的纠缠丢弃率高和吞吐量低问题，提出基于时空图模型和路径效用的纠缠分发框架，显著提升分发效率并推动天基量子互联网发展。
2024-09-25 cs.NI quant-ph
Feasibility of satellite-augmented global quantum repeater networks
Airbus Central Research and Technology（空中客车中央研究与技术）；Institute for Quantum Physics and Center for Optical Quantum Technologies, University of Hamburg（汉堡大学量子物理研究所与光学量子技术中心）；Airbus Defence and Space（空中客车防务与航天）
本文研究了利用卫星增强的全球量子中继网络的可行性，通过整合卫星到地面链路模型与分析框架，优化端到端纠缠率，展示了低地球轨道卫星与量子中继器结合可实现全球量子网络。
2026-03-11 cs.NI quant-ph
Polarization Entanglement with highly non-degenerate photon pairs enhanced by effective walk-off compensation method
本文针对高度非简并光子对中显著的空间和时间走离问题，提出基于双折射晶体楔的有效补偿方法，并在QEYSSat任务的纠缠光子源中实现，显著提升了符合计数率、光子对产生率和纠缠可见度，为长距离量子通信提供了有前景的光源。
2024-11-19 quant-ph
Scheduling in Quantum Satellite Networks: Fairness and Performance Optimization
本文提出了一种基于整数线性规划的优化框架，用于量子卫星网络中的调度问题，旨在平衡纠缠分发速率与地面站对的公平性。
2025-12-15 cs.PF quant-ph
Towards a Global Scale Quantum Information Network: A Study Applied to Satellite-Enabled Distributed Quantum Computing
本文提出并评估了一个基于卫星的分布式量子计算系统，用于在法国范围内实现全球规模的量子信息网络，探讨了纠缠分布速率、保真度及实际应用性能。
2025-09-15 quant-ph
Satellite Quantum Communications: Fundamental Bounds and Practical Security
卫星量子通信作为一种更有效的策略，正在量子技术的全景中出现，可以在非常长的距离上分发完全安全的密钥，因此在大规模量子网络的架构中发挥着重要作用。在这项工作中，我们应用并扩展了自由空间量子通信的最新结果，以确定秘密（和纠缠）比特可以通过卫星分发的最终限制。我们的研究是全面的各种实际情况下，包括下行链路和上行链路配置，卫星在不同的高度和天顶角。它包括衍射、消光、背景噪声和衰落的影响，由于指向误差和大气湍流（适当地为倾斜距离开发）。除了确定上界，我们还讨论了下界，即，密钥生成和纠缠分发的可实现速率。特别是，我们研究了连续变量量子密钥分发的协议，可实现的组合有限大小的秘密密钥速率，为下行链路和上行链路，显示这种方法的可行性，为所有配置。最后，我们提出了一个太阳同步卫星的研究，表明其密钥分发速率能够优于理想的量子中继器的地面链。
2021-05-19 physics.ao-ph physics.app-ph physics.optics
End-to-End QKD Using LEO Satellite Networks
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文提出了一种基于低轨卫星网络的端到端量子密钥分发方案，通过双场QKD和冗余异或转发协议实现全球范围内的安全密钥交换，实验表明该方案在提高安全性和密钥速率方面具有显著优势。
2026-03-06 quant-ph
SatQNet: Satellite-assisted Quantum Network Entanglement Routing Using Directed Line Graph Neural Networks
Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；Leibniz University Hannover（莱布尼茨汉诺威大学）；IMDEA Networks（IMDEA网络研究所）
本文提出SatQNet，一种基于强化学习的卫星辅助量子网络纠缠路由方法，通过有向线图神经网络实现高效动态拓扑中的局部消息传递，提升端到端纠缠质量。
2026-04-10 cs.AI cs.NI quant-ph
Quantum Secure Time Transfer for Satellites
University of New South Wales（新南威尔士大学）
该研究在模拟星地信道中演示了基于纠缠的QSTT系统，其QKD密钥率较墨子号提升30倍，还具备无GPS同步等创新特性，实现了更高效安全的空间量子安全时间传输。
2026-08-26 quant-ph
Strategy of satellite QKD with passive high brightness entangled photon pair source
提出HBEPP分布解析模型，建议SQKD系统使用被动强度HBEPP源，将平均光子数固定为0.1，实现理想协议99.7%的性能。
2024-08-27 quant-ph
Satellite-assisted quantum communication with single photon sources and atomic memories
提出一种基于囚禁原子量子比特的星载量子中继器架构，兼具量子存储与单光子源功能，无需太空低温技术即可在数千公里距离实现100 Hz高保真度纠缠分发，且所需存储模式远少于传统架构。
2024-11-14 quant-ph
Optimal pair generation rate for Entanglement-based QKD
在基于纠缠的量子密钥分发（QKD）中，多光子模式的产生和检测导致在最大化安全密钥速率（SKR）时纠缠可见性和双重符合事件之间的权衡。我们产生了一个预测模型的最佳的两倍符合概率每个符合窗口给定的通道效率和探测器暗计数率的一个给定的系统。实验验证了该模型的有效性，并将其用于卫星和光纤的量子密钥分配仿真。
2012-09-30 quant-ph
Entanglement Swapping in Orbit: a Satellite Quantum Link Case Study
本研究通过解析模型和QuISP模拟，评估了配备量子存储器的卫星作为量子中继器连接两个地面站的量子链路性能，揭示了存储器槽位数与往返延迟对有效重复率的限制，并修改了QuISP以适配卫星链路特性。
2024-07-19 cs.NI quant-ph
