噪声动态低轨卫星网络中纠缠态建立的马尔可夫链模型

动态低轨卫星网络中的量子纠缠路由技术对实现可扩展、高保真度的量子通信至关重要。然而卫星网络拓扑的动态特性、有限的量子资源以及严格的相干时间约束,给可靠的纠缠路由带来了重大挑战。针对这一独特环境建立纠缠分发分析模型,对相关研究具有关键性意义。该研究团队解决了在自由空间运行的卫星间建立并维持量子纠缠链路的根本性难题——这些链路同时面临传输损耗和量子存储器退相干效应。本文提出了一个全面的马尔可夫链模型,其状态空间由链路存储时长与物理距离定义,用于分析噪声环境下动态低轨卫星量子网络的纠缠分发。研究人员构建了能反映不同请求到达率下系统动态的转移矩阵,推导出了关键性能指标的解析表达式,包括:请求满足率、平均等待时间、链路利用效率及平均消耗链路保真度。分析表明,较高请求速率会引发关键权衡——虽然能获得更高保真度的快速链路消耗,但可能导致满足率下降;而较低请求速率允许更长存储时间,代价是退相干效应加剧导致的保真度降低。此外,本文证实当传输距离极短(40-50公里)时忽略偏振旋转具有合理性。该工作为设计和优化卫星网络量子纠缠分发策略提供了理论基础,对全球尺度量子通信具有应用价值。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-23 04:46

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