利用纠缠光子模拟卫星上行链路量子µm通信

托马斯·贾肯、亚历山大·皮克斯顿、法里斯·雷扎、托马斯·詹内温和亚历山德罗·费德里齐

抽象的

地面量子µm网络中的量子µm通信速率从根本上受到光纤损耗的限制，即使存在量子µm中继器也是如此。卫星为远距离通信提供了一种解决方案，最常见的应用场景是利用准备-测量协议，通过自由空间下行链路从轨道连接到可信节点地面站。相比之下，上行链路场景允许在卫星和地面网络中的远程终端用户之间分发纠缠，从而无需对地面站进行任何信任。本文展示了一种超高亮度远非简并纠缠光子源，并在模拟的高损耗卫星场景中实现了量子µm密钥分发。在损耗分布与开创性的“墨子号”上行链路实验之一相对应的条件下，地面终端用户与卫星之间通过10公里电信光纤，我们在渐近极限下，在单次模拟的过境传输中实现了5.2 kbit的安全密钥µm累积。我们的研究结果证实了即将开展的低地球轨道接收器卫星任务的可行性。