单卫星量子中继器性能分析

基于太空的纠缠态分发能够突破光纤因指数级损耗而受限的通信距离限制。针对光纤与卫星网络中的信道损耗问题,量子中继器技术已被提出。虽然量子中继器能提升纠缠态分发效率,但其速率受限于纠缠交换过程中的经典通信延迟。而直接双下行链路纠缠对分发方案不受此类延迟制约,因此可通过提升源速率来“暴力破解”高双通道损耗难题。由此可见,在设计部署天基纠缠态分发系统时,直接纠缠对分发方案与量子中继卫星方案的对比需求至关重要。本研究以单颗卫星建立两个地面站间纠缠连接的最简情形为例,针对一般过境几何构型,对比分析了直接双下行链路与天基量子中继器的性能差异。通过研究不同地面站组合的长期纠缠分发性能,揭示了其与轨道高度的关联规律。最后采用蒙特卡洛模拟方法分析等待时间与速率统计量,研究了卫星中继系统的保真度分布特性,探讨了量子存储器容量、退相干速率及操作策略的影响机制。这些研究成果将为未来星载量子中继节点的任务设计提供依据,并对天基存储平台的技术指标提出要求。

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提交arXiv: 2026-04-17 15:34

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