量子时间同步与光学频率传输在122公里空心光纤中的共传播

量子信号与经典信号在共享光纤中的共传对于可扩展量子网络至关重要。然而,这种共存本质上受到强经典光自发拉曼散射(SpRS)的限制,其产生的压倒性噪声会破坏单光子级量子信号。本研究通过利用空芯光纤(HCF)固有的超低非线性特性来抑制SpRS噪声,攻克了这一长期挑战。该团队将量子时间同步(QTS)与经典光频率传递(OFT)信号均设置在电信C波段(波长间隔仅约10纳米),成功实现了两者在122公里空芯光纤链路上的同步传输。当经典OFT功率为1毫瓦时,QTS性能几乎无劣化,在2000秒内保持亚皮秒级时间稳定性,而OFT则达到10^-20量级的分数频率不稳定度。即使将经典光功率提升至3毫瓦,QTS仍能维持近亚皮秒级稳定性。基于实验数据的模拟进一步表明:采用下一代低损耗空芯光纤时,该平台可耐受超过10毫瓦的经典光功率,并将QTS传输距离延伸至500公里以上。这项工作通过实现量子-经典时频传递的统一框架,确立了空芯光纤作为未来可扩展量子网络的高性能实用化平台。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-22 02:59

量科快讯