贝叶斯相位稳定化:面向可扩展量子网络的散粒噪声极限技术

量子网络中的高精度光学相位稳定从根本上受到严格光子通量和占空比限制的制约,这些限制旨在避免扰动脆弱的量子态。当需要协调多个独立光源以执行多步量子协议时,这一挑战变得尤为关键。该研究团队开发了一种集成相位稳定框架,通过贝叶斯相位估计器从稀疏单光子探测事件中优化提取信息。该方法优于传统最大似然估计,在最低光子通量下达到散粒噪声极限。该框架可实时校正节点激光器和传输光纤的复合相位噪声,通过单光子干涉实现了两个独立囚禁离子节点间的两步激发协议,用于预示纠缠生成。系统在探测光子率约1MHz、占空比≤6.5%的条件下运行,使10公里和100公里光纤链路的干涉可见度始终保持在97%以上。这种相位控制技术产生了确定性离子-离子纠缠,在两个距离上均实现超过85%的宇称对比度,为设备无关量子密钥分发奠定基础。此外,10公里距离产生的存储器-存储器纠缠存活时间超过了其建立所需平均时长——这是量子中继器的基本要求。该工作为实用化长距离量子网络建立了稳健且可扩展的基础。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-23 07:57

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