論文の概要: Sub-femtosecond stabilization of multicore fiber for high-fidelity quantum networking at 100% duty cycle

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.17989v2
• Date: Wed, 24 Sep 2025 19:59:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-26 12:02:33.923328
• Title: Sub-femtosecond stabilization of multicore fiber for high-fidelity quantum networking at 100% duty cycle
• Title（参考訳）: 100%デューティサイクルにおける高忠実性量子ネットワークのためのマルチコアファイバのサブフェムト秒安定化
• Authors: Takuma Nakamura, Nazanin Hoghooghi, Nicolas Fontaine, Tetsuya Hayashi, Takuji Nagashima, Nicholas V. Nardelli, Dileep V. Reddy, Martin J. Stevens, Tara Fortier, Lynden K. Shalm, Franklyn Quinlan,
• Abstract要約: MCFコアは高いノイズ相関を持ち、様々な用途に利用できる。 一方のコア上で100アト秒の統合ジッタを、他方のコアから派生した位相情報を用いて実現する。 MCFによる我々の結果は、量子チャネル上で100%のデューティサイクルを持つ超安定量子ネットワークに対する有望なアプローチである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.121469897194146
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Originally envisioned as a solution for the capacity crunch in telecommunications networks, multicore fibers (MCF) are contributing to scientific fields beyond telecom, such as sensing and metrology. Confined within the same cladding, the cores of MCF have a high degree of noise correlation which can be harnessed for a variety of applications. Here, we investigate MCF as a solution to the challenging problem of quantum and classical light co-existence in quantum networks by operating the quantum and stabilization light in separate but highly correlated cores of a 7-core MCF. Over 40 km of spooled fiber, we achieved 100 attosecond integrated jitter on one core by using phase information derived from another core. This allows for 100% duty cycle on a quantum channel while maintaining a low spurious photon rate from crosstalk between stabilization and quantum channels. With cycle-slip-free stabilization over 6 hours, frequency detuning between designated stabilization and quantum channels, and an additional 40 dB rejection of noise photons provided by the low optical crosstalk between cores, we achieved a Raman scattering-induced spurious photon rate of only 0.01 photons/s in 100 GHz bandwidth. Our results with MCF are a promising approach to ultra-stable quantum networks with 100% duty cycle on the quantum channel.
• Abstract（参考訳）: もともとは、通信ネットワークにおけるキャパシティクレンチの解決策として想定されていた、マルチコアファイバ(MCF)は、センシングやメトロジーといったテレコム以外の科学分野に寄与している。 同じクラッド内に収まるMCFのコアは高いノイズ相関を持ち、様々な用途に利用できる。 本稿では,量子ネットワークにおける量子および古典的光共存の問題に対する解法として,量子および安定化光を7コアMCFの別個の高相関コアで動作させることにより検討する。 また,40km以上のスプールファイバにおいて,他のコアからの位相情報を用いて1コアで100アト秒集積ジッタを実現した。 これにより、安定化と量子チャネルの間のクロストークから低いスプリアス光子レートを維持しながら、量子チャネル上で100%のデューティサイクルを可能にする。 6時間以上のサイクルスリップフリー安定化、指定された安定化と量子チャネル間の周波数遅延、およびコア間の低光クロストークによるノイズ光子の40dBの除去により、100GHz帯でわずか0.01光子/sのラマン散乱誘起スプリアス光子速度を実現した。 MCFによる我々の結果は、量子チャネル上で100%のデューティサイクルを持つ超安定量子ネットワークに対する有望なアプローチである。

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