論文の概要: Cascaded quantum time transfer breaking the no-cloning barrier with entanglement relay architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.12882v1
- Date: Sun, 15 Jun 2025 15:26:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-17 17:28:47.083644
- Title: Cascaded quantum time transfer breaking the no-cloning barrier with entanglement relay architecture
- Title（参考訳）: エンタングルメントリレーアーキテクチャによる非閉障壁を破るカスケード量子時間移動
- Authors: H. Hong, X. Xiang, R. Quan, B. Shi, Y. Liu, Z. Xia, T. Liu, X. Li, M. Cao, S. Zhang, K. Guo, R. Dong,
- Abstract要約: エネルギー時間絡み合った双光子を利用した量子双方向時間伝達(Q-TWTT)は、サブピコ秒安定性を達成した。
しかし、量子増幅に関する非閉定理の制限により、基本的な距離制限に直面している。
本稿では,各伝送セグメントの後に新たなエネルギー時間絡み合った2光子を発生・分散する中継局を用いたQ-TWTTアーキテクチャを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.22135295229499427
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum two-way time transfer (Q-TWTT) leveraging energy-time entangled biphotons has achieved sub-picosecond stability but faces fundamental distance limitations due to the no-cloning theorem's restriction on quantum amplification. To overcome this challenge, we propose a cascaded Q-TWTT architecture employing relay stations that generate and distribute new energy-time entangled biphotons after each transmission segment. Theoretical modeling reveals sublinear standard deviation growth (merely N increase for N equidistant segments), enabling preservation of sub-picosecond stability over extended distances. We experimentally validate this approach using a three-station cascaded configuration over 200 km fiber segments, demonstrating strong agreement with theory. Utilizing independent Rb clocks at end and relay stations with online frequency skew correction, we achieve time stabilities of 3.82 ps at 10 s and 0.39 ps at 5120 s. The consistency in long-term stability between cascaded and single-segment configurations confirms high-precision preservation across modular quantum networks. This work establishes a framework for long-distance quantum time transfer that surpasses the no-cloning barrier, providing a foundation for future quantum-network timing infrastructure.
- Abstract（参考訳）: Q-TWTT (Quantum Two-way Time Transfer) は、エネルギー時間に絡み合った双光子を応用し、サブピコ秒安定性を達成したが、量子増幅に関する非閉鎖定理の制限により、基本距離制限に直面した。
この課題を克服するために,各伝送セグメントの後に新しいエネルギー時間絡み合った2光子を生成し,配布する中継局を用いたQ-TWTTアーキテクチャを提案する。
理論モデリングは、準線形標準偏差成長(Nの等距離セグメントのNの増加)を明らかにし、拡張距離におけるサブピコ秒安定性の維持を可能にする。
提案手法は,200km以上の繊維セグメントを3段階のカスケード構成で検証し,理論との強い整合性を示した。
終端の独立したRbクロックとオンライン周波数スキュー補正の中継局を利用し、10秒で3.82 ps、5120秒で0.39 psの時間安定性を実現する。
カスケード構成と単一セグメント構成の長期安定性の整合性は、モジュラ量子ネットワーク間の高精度保存を裏付ける。
この研究は、非閉鎖障壁を超えた長距離量子時間転送のためのフレームワークを確立し、将来の量子ネットワークタイミング基盤の基礎を提供する。
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