論文の概要: Towards Quantum Networks: Characterizing Raman Noise over Metropolitan-scale Fiber Network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.27970v1
• Date: Thu, 30 Jul 2026 10:17:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-31 21:37:00.507849
• Title: Towards Quantum Networks: Characterizing Raman Noise over Metropolitan-scale Fiber Network
• Title（参考訳）: 量子ネットワークに向けて:大都市規模ファイバネットワーク上でのラマンノイズの特性
• Abstract要約: 我々は古典的なOバンド信号によって生成される絡み合い分布に使用されるCバンドのラマン散乱を解析する。 以上の結果から,同じファイバ内のOバンド古典チャネルとともに,Cバンド内で量子信号が伝播するたびに,動作周波数を慎重に選択する必要があることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5240754342877545
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The coexistence of quantum and classical signals in optical fiber infrastructures represents a major challenge for large-scale quantum networks, as noise sources such as Raman scattering can significantly impact entanglement distribution, and the quantum protocols based on it. In this work, we analyze Raman scattering in the C-band, used for entanglement distribution, generated by a classical the O-band signal. The main contribution of this study lays in investigating these effects in a real metropolitan-fiber network, moving beyond controlled laboratory experiments to deployed telecommunication environments. Measurements are performed over a 7 km metropolitan fiber link using commercial sources and narrowband lasers. The experimental results shows good agreement between the measurements taken under laboratory conditions, although, within the metropolitan-scale loop, localized spectral anomalies are observed in the deployed fibers. Therefore, our results show that, whenever a quantum signal propagates in the C-band alongside an O-band classical channel within the same fiber, careful selection of the operating frequency is required, as Raman scattering and other real-world noise sources can significantly affect the quality and stability of the quantum transmission. In particular, we identify spectral regions that are less affected by Raman noise, thereby providing practical guidelines for optimal quantum channel allocation. We demonstrate that Raman-induced noise constitutes a dominant contribution to the quantum signal-to-noise ratio (SNR) in realistic deployments, beyond background and detector noise. Overall, our findings offer practical insights for deploying quantum communication systems over existing fiber networks, supporting the development of robust and scalable quantum infrastructures.
• Abstract（参考訳）: 光ファイバ基盤における量子信号と古典信号の共存は、ラマン散乱のようなノイズ源が絡み合い分布やそれに基づく量子プロトコルに大きな影響を与えるため、大規模量子ネットワークにとって大きな課題である。 本研究では,古典的なOバンド信号によって生じる絡み合い分布に使用されるCバンドのラマン散乱を解析する。 本研究の主な貢献は, 実大都市ファイバネットワークにおけるこれらの効果の調査であり, 制御実験から遠隔通信環境への移動である。 商業用光源と狭帯域レーザーを用いて7km大都市圏のファイバーリンク上で測定を行う。 実験結果から, 実験室で行った測定値の一致は良好であったが, 大都市圏ループでは, 展開繊維に局在スペクトル異常が観察された。 そこで,本研究では,同一ファイバ内のOバンド古典チャネルとともにCバンド内の量子信号が伝播するたびに,ラマン散乱などの実世界のノイズ源が量子伝送の質や安定性に著しく影響を及ぼすので,動作周波数の慎重に選択する必要があることを示す。 特に、ラマンノイズの影響を受けないスペクトル領域を同定し、最適量子チャネル割り当てのための実用的なガイドラインを提供する。 我々は,ラマン雑音が背景雑音や検出器雑音を超えた現実的な展開において,量子信号対雑音比(SNR)に支配的な貢献を担っていることを実証した。 全体として、既存のファイバーネットワーク上に量子通信システムを展開するための実践的な洞察を提供し、堅牢でスケーラブルな量子インフラの開発を支援する。

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