量子封装网络中使用经典头部实现偏振追踪与主动补偿

量子封装网络(QWN)是一种新兴的量子网络协议,其通过经典头比特封装量子比特,无需探测量子信号即可实现交换/路由、监测与控制功能。本研究中,研究团队采用两个非正交偏振参考对头比特进行编码,以追踪并动态补偿48公里已部署光纤链路中变化的双折射效应。该方法基于解析确定性原理,利用电动波片和可变相位延迟器实现通道的精准稳定补偿。通过测量单光子量子比特的偏振稳定性及纠缠光子对的干涉可见度,研究团队验证了该方案在两种场景下的补偿效果:由环境波动导致的缓慢双折射漂移,以及模拟数据包切换和不同光纤路径重路由时突发的剧烈变化。对于突发性大扰动,该补偿器能将单光子斯托克斯矢量恢复至庞加莱球面目标状态的10度偏差范围内,并将双光子干涉可见度在已部署链路上恢复至79%以上。此外,长达44小时的长期补偿监测实验表明:激活补偿时可见度始终保持在84.5%以上;关闭补偿器4小时内,可见度即衰减至70.7%的量子阈值以下。这些成果为QWN增添了偏振控制层,证明携带信息的头比特能够实现量子信道在长距离已部署光纤链路中的确定性物理层补偿。

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提交arXiv: 2026-04-10 19:20

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