实现城市级量子计时:通过量子枢纽进行无线同步

该论文提出了一种新型无线量子同步框架,专为城域规模部署设计,采用纠缠光子对和被动角锥棱镜反射器(CCR)阵列。核心量子枢纽发射纠缠光子,一束指向目标设备,另一束指向本地参考单元。目标设备配备平面CCR阵列,无需主动电路即可反射入射光子,通过安全的往返量子测量实现亚纳秒级同步与定位。研究人员建立了综合分析模型,涵盖高斯光束扩散、空间失准、大气湍流和概率性光子生成等关键物理层现象,推导出Gamma-Gamma衰落信道下单光子探测概率的闭合表达式,并利用其分布对光子到达事件和同步误差进行建模。此外,该工作还分析了背景光子、单光子雪崩二极管(SPAD)探测器抖动及量子生成随机性对同步精度与中断概率的影响。仿真结果验证了分析模型的准确性,揭示了光束腰斑、CCR阵列尺寸与背景光之间的关键权衡关系。该架构为下一代智慧城市提供了一种低功耗、无需基础设施的安全授时解决方案。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-23 23:02

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