論文の概要: Co-Propagation of Quantum Time Synchronization and Optical Frequency Transfer over a 122 km Hollow-Core Fiber

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.19013v1
• Date: Sun, 22 Feb 2026 02:59:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-24 17:42:02.442998
• Title: Co-Propagation of Quantum Time Synchronization and Optical Frequency Transfer over a 122 km Hollow-Core Fiber
• Title（参考訳）: 122km中空コアファイバ上での量子時間同期と光周波数移動の共伝播
• Authors: Huibo Hong, Xiao Xiang, Runai Quan, Rongduo Lu, Qian Zhou, Dawei Ge, Liuyan Han, Bo Liu, Ru Yuan, Dechao Zhang, Yuting Liu, Bingke Shi, ZhiGuang Xia, Xinghua Li, Mingtao Cao, Tao Liu, Ruifang Dong, Shougang Zhang,
• Abstract要約: 共有光ファイバによる量子信号と古典信号の共伝播は、スケーラブルな量子ネットワークにとって不可欠である。 本稿では、中空コアファイバ(HCF)の本質的に低い非線形性を利用して、SpRSノイズを抑制することで、この長年の課題を克服する。 我々は122kmのリンク上で同時送信を実演した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.5098510756184
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The co-propagation of quantum and classical signals through shared optical fibers is crucial for scalable quantum networks. However, this coexistence is fundamentally limited by spontaneous Raman scattering (SpRS) from the bright classical light, which generates overwhelming noise that disrupts the single-photon-level quantum signals. Here, we overcome this long-standing challenge by leveraging the inherently ultralow nonlinearity of hollow-core fiber (HCF) to suppress SpRS noise. By operating both the quantum time synchronization (QTS) and classical optical frequency transfer (OFT) signals within the telecom C-band, separated by only ~10 nm, we successfully demonstrate their simultaneous transmission over a 122-km HCF link. With a classical OFT power of 1 mW, the QTS performance shows negligible degradation, maintaining sub-picosecond time stability at 2000 s, while the OFT achieves a fractional frequency instability of 10^-20. Near-sub-picosecond QTS stability is preserved even when the classical power is increased to 3 mW. Furthermore, simulations based on our experimental data indicate that with next-generation low-loss HCF, the platform can tolerate classical powers beyond 10 mW and extend the QTS range to over 500 km. By realizing a unified quantum-classical time-frequency distribution framework, this work establishes HCF as a highly capable and practical platform for future scalable quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 共有光ファイバによる量子信号と古典信号の共伝播は、スケーラブルな量子ネットワークにとって不可欠である。 しかし、この共存は、明るい古典的な光からの自発的ラマン散乱(SpRS)によって根本的に制限され、単一光子レベルの量子信号を妨害する圧倒的なノイズが生じる。 本稿では、中空コアファイバ(HCF)の本質的に低い非線形性を利用して、SpRSノイズを抑制することで、この長年の課題を克服する。 通信路Cバンド内の量子時間同期(QTS)信号と古典光周波数転送(OFT)信号の両方をわずか10nmで分離することにより,122kmのHCFリンク上で同時伝送の実証に成功した。 1mWの古典的なOFTパワーでは、QTS性能は無視可能な劣化を示し、2000sでサブピコ秒時間安定性を維持し、OFTは10^-20の分数周波数不安定を達成する。 古典的な電力が3mWに増大しても、準ピコ秒のQTS安定性が保たれる。 さらに, 実験データに基づくシミュレーションにより, 次世代低損失HCFでは, プラットフォームは10mWを超える古典的パワーを許容し, QTS範囲を500km以上まで拡張できることが示された。 この研究は、量子古典的時間周波数分散フレームワークの実現により、将来のスケーラブルな量子ネットワークのための高機能で実用的なプラットフォームとして、HCFを確立する。

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