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Proposal for space-borne quantum memories for global quantum networking

Mustafa, Mustafa und Sidhu, Jasminder S. und Henderson, Victoria und Mazzarella, Luca und Wolters, Janik und Oi, Daniel K. L. und Krutzik, Markus (2021) Proposal for space-borne quantum memories for global quantum networking. npj Quantum Information. Springer Nature. doi: 10.1038/s41534-021-00460-9. ISSN 2056-6387.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
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Kurzfassung

Global-scale quantum communication links will form the backbone of the quantum internet. However, exponential loss in optical fibres precludes any realistic application beyond few hundred kilometres. Quantum repeaters and space-based systems offer solutions to overcome this limitation. Here, we analyse the use of quantum memory (QM)-equipped satellites for quantum communication focussing on global range repeaters and memory-assisted (MA-) QKD, where QMs help increase the key rate by synchronising otherwise probabilistic detection events. We demonstrate that satellites equipped with QMs provide three orders of magnitude faster entanglement distribution rates than existing protocols based on fibre-based repeaters or space systems without QMs. We analyse how entanglement distribution performance depends on memory characteristics, determine benchmarks to assess the performance of different tasks and propose various architectures for light-matter interfaces. Our work provides a roadmap to realise unconditionally secure quantum communications over global distances with near-term technologies.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/143618/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Proposal for space-borne quantum memories for global quantum networking
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Mustafa, MustafaInstitüt für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sidhu, Jasminder S.SUPA Department of Physics, University of Strathclyde, Glasgow, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Henderson, VictoriaInstitüt für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mazzarella, LucaSUPA Department of Physics, University of Strathclyde, Glasgow, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wolters, JanikJanik.Wolters (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Oi, Daniel K. L.SUPA Department of Physics, University of Strathclyde, Glasgow, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Krutzik, MarkusInstitüt für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:18 August 2021
Erschienen in:npj Quantum Information
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1038/s41534-021-00460-9
Verlag:Springer Nature
ISSN:2056-6387
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantenkommunikation, Quantenspeicher
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R SY - Technik für Raumfahrtsysteme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Detektoren für optische Instrumente
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Terahertz- und Laserspektroskopie
Hinterlegt von: Wolters, Janik
Hinterlegt am:27 Aug 2021 08:13
Letzte Änderung:27 Aug 2021 08:13

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