論文の概要: Synchronizing clocks via satellites using entangled photons: Effect of
relative velocity on precision
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.08146v1
- Date: Tue, 13 Jun 2023 21:31:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-16 22:41:57.164900
- Title: Synchronizing clocks via satellites using entangled photons: Effect of
relative velocity on precision
- Title（参考訳）: 絡み合った光子を用いた衛星による同期時計:相対速度が精度に及ぼす影響
- Authors: Stav Haldar, Ivan Agullo, James E. Troupe
- Abstract要約: 衛星と地上局の相対速度がQCSプロトコルの成功に与える影響を研究するためのツールを開発する。
我々は、LEO内の1つの衛星、低コストの絡み合い源、携帯型原子時計、雪崩検知器を用いて、米国大陸の都市における同期結果をシミュレートした。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A satellite-based scheme to perform clock synchronization between ground
stations spread across the globe using quantum resources was proposed in [Phys.
Rev. A 107, 022615 (2023)], based on the quantum clock synchronization (QCS)
protocol developed in [Proc. SPIE 10547 (2018)]. Such a scheme could achieve
synchronization up to the picosecond level over distances of thousands of
kilometers. Nonetheless, the implementation of this QCS protocol is yet to be
demonstrated experimentally in situations where the satellite velocities cannot
be neglected, as is the case in many realistic scenarios. In this work, we
develop analytical and numerical tools to study the effect of the relative
velocity between the satellite and ground stations on the success of the QCS
protocol. We conclude that the protocol can still run successfully if the data
acquisition window is chosen appropriately. As a demonstration, we simulate the
synchronization outcomes for cities across the continental United States using
a single satellite in a LEO orbit, low-cost entanglement sources, portable
atomic clocks, and avalanche detectors. We conclude that, after including the
effect of relative motion, sub-nanosecond to picosecond level precision can
still be achieved over distance scales of $\approx 4000$ kms. Such high
precision synchronization is currently not achievable over long distances
($\gtrsim 100 km$) with standard classical techniques including the GPS. The
simulation tools developed in this work are in principle applicable to other
means of synchronizing clocks using entangled photons, which are expected to
form the basis of future quantum networks like the Quantum Internet,
distributed quantum sensing and Quantum GPS.
- Abstract（参考訳）: a 107, 022615 (2023)] では, [proc. spie 10547 (2018) で開発された量子クロック同期 (qcs) プロトコルに基づいて, 地上局間のクロック同期を行うための衛星ベースの方式が提案されている。
このようなスキームは、ピコ秒レベルまで数千kmの距離で同期することができる。
しかしながら、このQCSプロトコルの実装は、多くの現実的なシナリオと同様に、衛星速度を無視できない状況において実験的に実証されていない。
本研究では,衛星と地上局の相対速度がqcsプロトコルの成功に与える影響を調べるための解析的および数値的なツールを開発した。
我々は、データ取得ウィンドウを適切に選択すれば、プロトコルはうまく動作すると結論づける。
実演として、leo軌道上の1つの衛星、低コストの絡み合い源、可搬型原子時計、雪崩検出器を用いて、米国大陸の都市の同期結果をシミュレーションする。
相対運動の影響を含め、サブナノ秒からピコ秒レベルの精度は、距離スケール$\approx 4000$kmsで達成できると結論付けている。
このような高精度な同期は現在、GPSを含む標準的な古典的手法で長距離(100 km$)で達成できない。
本研究で開発されたシミュレーションツールは、量子インターネットや分散量子センシング、量子GPSといった将来の量子ネットワークの基礎となるであろう、絡み合った光子を用いてクロックを同期する他の方法に適用できる。
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