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Dynamical simulation of quantum repeater satellite constellations

Meister, Jaspar und Kleinpaß, Philipp und Orsucci, Davide und Moll, Florian und Bremer, Stefanie und List, Meike (2023) Dynamical simulation of quantum repeater satellite constellations. European Quantum Technology Conference EQTC 2023, 2023-10-16 - 2023-10-20, Hannover, Deutschland. (nicht veröffentlicht)

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
10MB

Kurzfassung

Quantum repeaters and satellite-based free-space optical links are complementary technological approaches slated to overcome the exponential photon loss occurring in optical fibers and thus allow quantum communication at global scales. Here, we analyze scenarios where these approaches are combined: satellites are used as quantum repeater nodes and are employed to distribute entangled photon pairs to far-away optical ground stations. The satellites have to mount optical communication terminals in order to allow the exchange of photonic states over free space, as well as quantum memories and optical Bell-state measurement setups to perform entanglement swapping. Here we report on the development of a full end-to-end simulator of quantum repeater satellite constellations, including detailed orbit dynamics, optical link quality evaluation, calculations of the downstream entanglement generation rate, latency and fidelity. Using only three satellites enables the distribution of entangled states at intercontinental distances; the small number of links in the repeater chain allows us to forgo entanglement purification altogether, resulting in a favorable entanglement swapping rate and state fidelity. We perform numerical simulations of time-varying satellite positions and compare the results to analytical estimates of the entanglement distribution rate based on the average values of the link parameters. The goal is to maximize performance through optimization of the orbits and other system parameters.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/198523/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Poster)
Titel:Dynamical simulation of quantum repeater satellite constellations
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Meister, JasparJaspar.Meister (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2835-595XNICHT SPEZIFIZIERT
Kleinpaß, PhilippPhilipp.Kleinpass (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Orsucci, DavideDavide.Orsucci (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moll, FlorianFlorian.Moll (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bremer, StefanieStefanie.Bremer (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8091-0121NICHT SPEZIFIZIERT
List, MeikeMeike.List (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5268-5633NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Oktober 2023
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:nicht veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Communication, Repeater, Satellite Network
Veranstaltungstitel:European Quantum Technology Conference EQTC 2023
Veranstaltungsort:Hannover, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 Oktober 2023
Veranstaltungsende:20 Oktober 2023
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 - Impulsprojekt Robuste Globale Quantum Netzwerke [SY], R - Impulsprojekt Robuste Globale Quantum Netzwerke [KNQ]
Standort: Bremen
Institute & Einrichtungen:Institut für Satellitengeodäsie und Inertialsensorik > Relativistische Modellierung
Institut für Kommunikation und Navigation
Institut für Quantentechnologien
Hinterlegt von: Meister, Jaspar
Hinterlegt am:27 Okt 2023 08:57
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:58

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