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迈向全球导航卫星系统的量子通信

DOI：10.1088/2058-9565/aaefd4 期刊：Quantum Science and Technology 出版年份：2018 更新时间：2025-09-04 15:30:14
摘要： 基于卫星的量子通信（QC）是实现全球规模量子网络的重要资源。在这方面，使用远超近地轨道的卫星具有与地面站长时间通信的优势。然而，高轨道卫星由于光通道的高衍射损耗带来了巨大的技术挑战，此类量子通道的实验研究仍十分缺乏。在此，我们通过利用安装在GLONASS卫星上的逆反射器阵列，首次实现了从全球导航卫星系统（GNSS）在20000公里斜距上传输单光子的实验交换。我们还观察到了由于阵列几何形状导致的反射脉冲预测时间展宽。最后，我们估算了GNSS卫星上主动源的需求，旨在利用最先进技术实现GNSS的量子通信。
作者： Luca Calderaro，Alberto Santamato，Vincenza Luceri，Giuseppe Bianco，Giuseppe Vallone，Daniele Dequal，Francesco Vedovato，Costantino Agnesi，Matteo Schiavon，Paolo Villoresi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

利用现有技术，展示在约20,000公里信道长度上实现全球导航卫星系统终端与地面站之间量子通信的可行性。

研究成果

该研究成功实现了首次通过全球导航卫星系统（GNSS）卫星向地面站传输单光子的20,000公里信道实验，达到约0.5的信噪比和约60赫兹的探测率。它概述了GNSS卫星发射器和量子通信地面接收器的要求，表明当前技术具有可行性。

研究不足

该实验受到光学衍射损耗、大气吸收以及逆向反射器阵列有限尺寸的限制，导致光束显著衰减。近地轨道卫星的高轨道速度也限制了地面站的可见时段。

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