具有不同波长的量子双向时间传输

《Scientific Reports》：Quantum two-way time transfer with different wavelengths

　　

摘要

量子网络、分布式量子传感与计算、金融市场以及卫星的位置导航和定时，都需要高精度的时钟同步。现有的量子双向时间传输协议依赖于每个地点都使用相同的波长。在本文中，我们提出了一种异构波长的量子双向时间传输协议，并通过实验验证了该协议的可行性，这种协议无需使用配对的纠缠光子源。通过将群折射率纳入计算，可以明确考虑光子在传播过程中的时间差。我们使用专门设计的自发参量下转换光子对产生器，通过波分复用技术分离信号光子和闲置光子，同时保持两者之间的强频率反相关性。研究结果表明，通过添加色散补偿光纤可以消除二阶相关函数中的色散效应。我们在两个相距15公里的独立原子钟之间实现了量子时间传输：在0.2秒的平均时间下，时间偏差为658飞秒；在1秒的平均时间下，时间偏差为3.9皮秒。这些成果为异构网络中的高精度时间传输提供了可行的路径。