Clock synchronization with correlated photons
事件同步是一项无处不在的任务，其应用范围从5G技术到工业自动化和智能电网。量子通信网络的出现将进一步增加光学和电子领域对精确同步的需求，这意味着显著的资源开销，例如对超稳定时钟或额外同步激光器的需求。在这里，我们将展示如何利用能量-时间纠缠光子的时间相关性来实现量子网络的同步。我们实现了稳定的同步抖动<68 ps，每100 ms数据包只有44个相关的检测事件，并在现实的模拟高损耗链路场景中证明了可行性，包括大气湍流。与以前的工作相比，这是在没有任何外部定时参考，只有简单的晶体振荡器。我们的方法取代了经典的通信和计算机辅助后处理的定时信号的光学和电子传输。它可以很容易地集成到广泛的量子通信网络中，并为未来基于纠缠的安全时间传输的应用铺平了道路。
2022-03-31 quant-ph
Simple synchronization of independent picosecond photon sources for quantum communication experiments
未来量子通信的一个基本要求是能够在遥远的地方产生无法区分的光子。主要的挑战是控制定时抖动的各种来源，以保存时间的不可扩展性。我们报告的系统，使一个大的容忍度对这样的抖动，通过使用同步的光子源的相干长度的顺序厘米。
2010-03-09 quant-ph
Practical Quantum Clock Synchronization Using Weak Coherent Pulses
针对经典双向定时协议易受非对称信道延迟影响、精度不足的问题，提出基于衰减弱相干脉冲与双向HOM干涉的量子增强时钟同步协议，仿真验证可实现亚纳秒级精度的灵活安全时钟同步。
2025-09-30 quant-ph
Demonstration of quantum synchronization based on second-order quantum coherence of entangled photons
基于参量下转换产生的频率纠缠光子之间的二阶量子干涉，最近提出了一种同步两个空间分离时钟的量子策略算法。在HOM干涉仪的参考系中，光子关联被用来定义同时事件。一旦HOM干涉仪通过在一个臂中使用可调节的光学延迟来平衡，同时产生的光子的到达时间由每个时钟记录。时钟偏移由记录的到达时间的相关测量确定。利用该算法，我们演示了一个原理验证实验，同步两个时钟分离的4公里的光纤链路。在平均时间为16000 s时，最小定时稳定度为0.4 ps，绝对时间精度为59.4 ps。经验证，定时稳定性受到相关测量设备的限制，理想情况下可以优于10 fs。这些结果对量子时钟同步在实际高精度计时系统中的应用具有一定的指导意义。
2016-02-20 physics.optics quant-ph
Timing attacks on practical quantum cryptographic systems
由于光子是长距离量子通信的唯一可用候选者，大多数量子密码设备在物理上实现为基于量子力学定律运行安全协议的光学系统。但是，为了最终产生可用于加密的比特流（密钥），需要量子到经典的转变。因此，这些任务中涉及的电子和光电元件的同步成为必要和重要的步骤。然而，它也打开了基于时间的漏洞和攻击的可能性。
2012-06-29 quant-ph
Criterion of quantum synchronization and controllable quantum synchronization based on an optomechanical system
在分析量子同步的过程中，我们提出了一个定量的判据来判断耦合量子系统是实现完全同步还是相位同步。采用该判据讨论了光机系统间的量子同步效应，通过计算模型的最大李雅普诺夫指数和量子涨落，发现系统间的误差和误差涨落对耦合强度敏感。通过选取合适的耦合强度，即使开关之间存在不同的逻辑关系，也可以控制量子同步。最后，我们模拟了系统的动力学演化，验证了量子同步准则并展示了同步控制的能力。
2015-09-11 quant-ph
Quantum $φ$-synchronization in coupled optomechanical system with periodic modulation
基于A. Mari \textit{et al.} in Phys. Rev. Lett. 111，103605（2013）中，我们引入并表征了称为量子$φ$ -同步的更广义的量子同步的度量，在该量子同步下，变量对具有相同的幅度并且具有相同的$φ$相移。自然，量子同步和量子反同步成为量子$φ$ -同步的特殊情况。并讨论了它们之间的联系和区别。为了说明这些理论，我们调查的量子$φ$ -同步和量子相位同步现象的两个耦合的光机械系统的周期调制和显示，量子$φ$ -同步是更普遍的同步措施。我们还发现了当$φ=π$ .
2020-04-16 quant-ph
Scalable Timing Coordination of Bell State Analyzers in Quantum Networks
本研究探讨量子网络中贝尔态分析仪时序同步的可扩展性，分析有无存储节点的多跳协调机制，指出全光链路循环可能无法同步，为大规模量子网络设计提供参考。
2024-05-16 cs.NI quant-ph
Quantum Synchronization and Dissipative Quantum Sensing
该研究从量子计量学视角出发，将量子自激振荡器视为耗散量子传感器，提出以量子Fisher信息作为量子同步的通用度量，并拓展至多体多驱动场景，揭示了二者的关联，为量子同步的技术应用提供了新方向。
2024-05-17 quant-ph
Lyapunov-based quantum synchronization in designed optomechanical systems
我们将[Phys.Rev.Lett，111 103605（2013）]中首次提出的量子完全同步和相位同步的概念推广到更广泛的量子广义同步。广义同步可以被认为是完全同步的一个必要条件或更灵活的衍生物，并进一步提出和分析了广义同步的判据和同步度量。作为一个例子，我们考虑两个典型的广义同步在一个设计的光机系统。不同于构造一个特殊的耦合同步系统的努力，我们有目的地设计额外的控制领域的基础上李雅普诺夫控制理论。结果表明，李雅普诺夫函数能适应更灵活的控制目标，更适合于广义同步控制，且控制域可以简单地用时变电压实现。最后，讨论了不同广义同步下量子纠缠的存在性。
2015-09-07 quant-ph
Passive Synchronization of Nonlocal Franson Interferometry for Fiber-Based Quantum Networks Using Co-propagating Classical Clock Signals
National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家授时中心）
本研究通过在光纤中同时传播经典时钟信号和量子纠缠光子对，实现了非局域量子干涉的高可见度和皮秒级被动同步，为光纤量子网络提供了实用的同步方案。
2026-02-25 quant-ph
Quantum clock synchronization and quantum error correction
我认为量子协议的时钟同步，并特别调查是否纠缠蒸馏或量子纠错码可以提高这些协议的鲁棒性。我还提请注意一些未回答的问题，相对论理论的量子测量。本文是根据2000年9月25日至26日在美国宇航局-国防部空间应用量子信息和时钟同步研讨会（QuICSSA）上的一次演讲撰写的。
2000-10-29 quant-ph
Fisher information as general metrics of quantum synchronization
本文提出以经典和量子Fisher information作为量子同步的替代度量，证明其在现有度量失效的区域及2-to-1同步中具有优势，并分析了噪声影响，为理解量子同步开辟新途径。
2023-06-12 quant-ph
Quantum synchronization in dimer atomic lattices
近年来，在量子领域中，由于集体耗散引起的原子水平的同步现象已经被报道。在这项工作中，我们提出了一个二聚体晶格的捕获原子实现耗散自旋模型，量子同步发生，而不是在本地耗散的存在。原子的同步是通过晶格中交错局域损耗的不均匀性实现的，并且通过增加自旋失谐量来实现。基于文献中考虑的不同措施的量子同步的综合方法允许识别不同同步制度的主要特征。
2019-07-18 quant-ph
Expectation Synchronization Synthesis in Non-Markovian Open Quantum Systems
本文研究了非马尔可夫量子系统的工程同步问题。首先，我们导出了一个时间卷积的线性量子随机微分方程，它描述了在多个色噪声输入驱动下局域量子系统的海森堡演化。然后，我们定义了由两个子系统组成的增广系统中的量子期望同步。我们证明了，对于两个同质子系统，同步总是可以合成，而不需要设计直接的哈密顿耦合的非马尔可夫程度是低于一定的阈值。系统参数被明确地设计以实现量子同步。最后给出了一个数值例子来说明我们的结果。
2021-02-11 quant-ph
Quantum key distribution with 1.25 Gbps clock synchronization
我们已经证明了在730米的自由空间链路上以高达1.0 Mbps的速率交换筛选的量子密码密钥，比以前报道的结果快两个数量级。1550 nm处的经典通道与845 nm处的量子信道并行操作。经典信道上1.25 Gbps的时钟恢复技术使量子传输能够达到时钟速率。系统性能目前受到我们的硅雪崩光电二极管探测器的时序分辨率的限制。随着探测器分辨率的提高，我们的技术将在现有技术的基础上，使性能提高另一个数量级。
2004-05-17 quant-ph
Quantum synchronization and quantum state sharing in irregular complex network
研究了由光机械耦合系统构成的复杂网络中的量子同步现象，证明了在拓扑结构变化的量子网络中，未知的相同量子态可以共享或分布。考虑一个由量子关联构成的通道，我们证明了量子同步可以在很长一段时间内维持并维持高的马尔可夫耗散水平。分析了两种典型复杂网络之间的状态共享过程，即对应于线性模体状态共享的小世界网络和对应于全网络状态共享的无标度网络。我们的研究结果表明，在小世界网络中，链接的节点可以直接同步，但整个网络将同步，只有当一些特定的同步条件得到满足。通过对网络动力学的分析，给出了同步的解析条件。该方案为研究复杂网络中多相互作用的同步和实现有效的量子信息处理奠定了基础。
2016-06-27 quant-ph
Criterion of Quantum Phase Synchronization in Continuous Variable Systems by Local Measurement
相位同步在量子水平上被证明是无界的，但相位同步的见证往往是昂贵的，因为涉及的量子资源和非局域测量。基于量子测不准关系，本文构造了两个局域相位同步判据。局域判据表明，量子水平上的相位同步只能通过局域测量来证明，并在光力学系统中得到了数值验证。此外，通过分析量子水平上相位同步的物理本质，我们表明可以制备一个态，该态描述了两个同步的振子之间没有纠缠。因此，在理想相位同步的发生中，纠缠资源是不必要的，并讨论了这种现象的原因。
2020-02-21 quant-ph
Multipartite quantum synchronization in driven-dissipative spin networks
Indian Institute of Technology Ropar（印度技术学院罗帕尔分校）
提出基于Husimi-Q相空间分布的量子同步度量，通过两体和三体残差揭示驱动耗散量子Rabi网络中集体相位同步的非对偶性。
2026-10-14 quant-ph
Quantum counterpart of Measure synchronization: A study on a pair of Harper systems
测度同步是近二十年来耦合经典哈密顿系统中的一个著名现象。本文研究了耦合Harper系统在经典和量子背景下的同步问题。测度同步的概念涉及到相空间，并且测度同步似乎受到经典极限的限制。但是，相反，在这里，我们已经在量子域中扩展了上述同步。在量子背景下，耦合发生在两个多体系统之间，通过时间和地点相关的潜力。这种耦合导致了量子系统之间纠缠的产生。我们使用了一种在经典领域已经被接受的技术，在这两种情况下建立了经典和量子场景之间的联系。有趣的是，对应于这两种情况的结果导致了一些共同的特征。
2019-07-24 quant-ph
Noise-induced quantum synchronization of spin chain with periodic boundary
本文研究周期性边界条件下量子自旋链在局部高斯白噪声影响下的同步行为，推导了同步必要条件，利用皮尔逊相关系数和快速傅里叶变换表征同步，并发现噪声下同步与反同步自旋间仍保持纠缠，为多体量子同步提供见解。
2025-06-22 quant-ph
A New Quantum Secure Time Transfer System
针对当前时钟同步技术易受攻击的问题，提出并实验验证了一种新型量子安全时间传递（QSTT）系统，通过优化量子密钥使用及引入混淆加密序列，实现更稳健的信息论安全时钟同步。
2025-11-13 cs.CR quant-ph
Picosecond Wireless Synchronization with Entangled Photons via Grid-Based Quantum Coverage in Indoor Optical Systems
University of Cambridge（剑桥大学）；Hamad Bin Khalifa University（哈马德·本·哈利法大学）；Qatar University（卡塔尔大学）
本文提出基于网格的量子覆盖技术，实现皮秒级无线同步，提升室内光学系统在多径干扰下的同步精度与稳定性。
2026-02-13 physics.optics quant-ph
Picosecond synchronization system for quantum networks
长距离量子网络的运行需要光子同步，并且必须考虑量子信道的长度变化。我们展示了一个200 MHz时钟速率的基于光纤的量子网络，使用现成的组件与定制的电子和电信C波段光子相结合。该网络由一个可扩展的全自动同步系统支持，具有ps级定时分辨率。通过在网络节点之间分配O波段波长的激光脉冲来实现光子的同步。具体来说，我们在三个节点之间分配光子对，并测量同步系统启用时，重合与意外的比率从77降低到仅42，这允许高保真量子比特传输。我们的演示揭示了噪声在量子通信中的作用，并代表了实现部署共存的经典量子网络的关键一步。
2022-03-07 physics.ins-det quant-ph
Noise, not squeezing, boosts synchronization in the deep quantum regime
同步在自然界中无处不在。vanderPol振荡器一直是研究同步的一个最受欢迎的模型。在这里，我们研究的振荡器在深量子制度，非经典效应占主导地位的动态。我们的结果显示：（i）压缩驱动失去了它的效果，（ii）噪声提升同步，（iii）同步是有界的，（iv）极限环是不敏感的强驱动。我们提出了一个同步测度并进行了解析计算，这些结果反映了量子态和深量子态同步的内在差异。
2020-02-18 nlin.AO quant-ph
Measures of quantum synchronization in continuous variable systems
我们介绍并描述了两种不同的措施，量化相互作用的连续变量量子系统的同步水平。这两个措施允许扩展到量子域的概念完全和相位同步。海森堡原理为完全同步设定了一个普遍的界限。相位同步的度量原则上是无界的，然而在不存在量子资源（例如挤压）的情况下，同步水平被限制在某个阈值以下。我们阐明了纠缠和同步之间的一些有趣的联系，最后，讨论了基于量子光机械系统的应用。
2013-09-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Degree of Quantumness in Quantum Synchronization
我们在量子同步中引入了量子度的概念，量子度是量子系统中同步的量子性质的度量。根据量子信息的技术，我们提出了同步的非对易观测量的数量作为量子性的度量。该品质因数与现有的同步测量兼容，并且它捕获不同的物理特性。我们在一个由两个弱相互作用的腔-量子比特系统组成的量子系统中说明了它，这两个系统通过腔之间的玻色子激发的交换耦合。此外，我们还研究了泡利算符期望值的同步，并提出了一种可行的超导电路结构。最后，我们讨论了两个量子vanderPol振子同步的量子化程度。
2019-10-19 nlin.AO quant-ph
Noise-induced quantum synchronization
同步是科学技术中普遍存在的现象。本文研究了局域高斯白噪声作用下量子自旋链的噪声诱导同步。我们证明了具有任意长度横场的量子$XY$模型的端点磁化之间的稳定（反）同步。值得注意的是，我们表明，施加到一个单一的自旋噪声足以达到稳定的（反）同步，并证明了两个同步结束自旋纠缠。我们还确定了最佳的噪声幅度，导致最快的同步沿链，并进一步比较最佳的同步速度的基本Lieb-Robinson绑定的信息传播。
2022-12-18 cond-mat.stat-mech quant-ph
Macroscopic quantum synchronization effects
本研究理论分析全耦合量子极限环振子网络的宏观量子同步效应，揭示微观量子特性会引发经典振子没有的集体同步阻塞，且宏观系综存在双振子系统不具备的涌现行为。
2023-11-08 nlin.AO quant-ph
Synchronization in the quantum regime
Institute for Theoretical Physics I, University of Stuttgart（斯图加特大学理论物理第一研究所）
本文综述量子同步的理论与实验进展，探讨量子噪声与相干性对同步的影响，涵盖从同步振荡到量子网络多体同步。
2026-06-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum synchronization and entanglement generation
我们研究了一个两节点网络中的同步问题，这个网络是由一个自旋为1的最小的自持振荡器构成的。我们首先证明，量子振荡器之间的相位锁定可以实现，即使是极限环，不能同步到外部半经典信号。基于对系统的解析描述，我们阐明了量子同步和纠缠产生之间的关系。这些发现建立了自旋为基础的架构作为一个有前途的平台，了解复杂的量子网络中的同步。
2018-08-08 nlin.AO quant-ph
Block synchronization for quantum information
定位连续量子信息块的边界是高级量子计算和量子通信系统的基本构建块。我们发展了一种编码理论方法，当块同步丢失时，不依赖于外部同步，正确地定位量子信息的边界。该方法还以类似于传统量子纠错码的方式保护量子比特免受退相干，无缝地实现同步恢复和纠错。通过这种方法给出了一族同时具有同步性和纠错性的量子码。
2013-02-12 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum synchronization and correlation in bidirectionally and unidirectionally coupled optomechanical oscillators
光耦合光机械振荡器已被证明是一个多功能的实验资源，探索光机械同步和相关性。在本工作中，我们研究了两个具有两种不同拓扑结构的光耦合光机械振荡器中的量子同步和量子关联现象。在一种情况下，振荡器以可逆的方式与光子耦合，称为双向耦合，而在另一种情况下，光子被允许进入另一个振荡器，但不允许在相反的方向上交换回来，称为单向耦合。我们的结果表明，无论这些配置，当同步建立，两个振荡器也成为量子力学相关的有限程度的高斯量子不和谐。然而，我们发现，根据这些拓扑结构，同步和量子不和谐的行为在一个非常独特的方式。例如，在双向耦合光机械振荡器中，我们发现量子同步和不和谐都表现出类似舌头的图案，这是阿诺德舌头的量子模拟。然而，在单向耦合振子中，我们观察到了一种新的量子相位同步的阻塞行为，也称为量子同步阻塞，而量子不和谐未能映射这种异常行为。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Synchronization Blockade: Energy Quantization hinders Synchronization of Identical Oscillators
传统上，如果自振子的固有频率尽可能接近，则自发同步的趋势最强。我们表明，这种智慧失败的深量子制度，振幅的不确定性缩小到单量子的水平。在这种情况下，相同的自振子不能同步，而失谐它们的频率实际上有助于同步。这种效应可以用一个简单的画面来理解：相互作用需要能量的交换。在量子体系中，可能的能量量子是离散的。如果一个振荡器的可提取能量与第二个振荡器可能吸收的能量不完全匹配，则相互作用和同步被阻断。我们demonstrate这种效果，我们硬币的量子同步封锁，在两个克尔型自振荡器的最小例子和预测的后果小振荡器网络，阻塞振荡器之间的同步可以通过介导的失谐振荡器。我们也提出了具体的超导电路和捕获离子的实现。这为从理论和实验上研究振荡器网络中的新量子同步现象铺平了道路。
2017-06-22 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Quantum Synchronization on the IBM Q System
我们报道了量子同步的第一个实验证明。这是通过在IBM Q系统的量子计算机上对单个自旋$1$极限环振荡器进行数字模拟来实现的。将外部信号施加到振荡器，我们验证了量子同步的典型特征，并演示了基于干涉的量子同步封锁。我们的研究结果表明，最先进的噪声中等规模量子计算机是强大到足以实现现实的耗散量子系统。最后，我们讨论了当前量子硬件的局限性，并定义了研究更复杂问题所需的要求。
2020-04-14 cond-mat.mes-hall nlin.AO quant-ph
