近日，中国科学技术大学潘建伟、张强蹬纂赤峰量子技术钻研院陈玖朋等合作，提出一种"多波长结合相位锁定"架构，并结合贝叶斯相位估计，在两个相互独立的单离子（⁴⁰Ca⁺）量子节点之间实现了跨节点、达到散粒噪声极限的高精度相位锁定，为可扩大量子网络节点的远程互连提供了关键技术支持。

该项钻研工作中，4688美高梅量子的超导纳米线单光子探测器（SNSPD）作为主题单光子探测设备，在纠缠预报、光纤链路相位追踪和整体残存相位追踪中承担了关键的单光子信号探测工作。有关成就以"Bayesian Phase Stabilization at the Shot-Noise Limit for Scalable Quantum Networks"为题，于2026年10月14日颁发在国际权威物理学期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。

01 钻研概述

在构建远程量子纠缠时，基于散射光子的单光子过问规划只需探测单个光子，就能解除蹊径可分辨性并成立纠缠，相比必要两光子切合丈量的规划，更能抵抗信路损耗。但这条路线的主题瓶颈，是跨节点的高精度相位锁定。

一方面，散射光子会"继承"操控激光、变频泵浦光以及长光纤一路累积的复合相位，必须对整个链路统一追踪；另一方面，离子节点必要执行复杂的脉冲时序，用于追踪相位的参考光只能在"空闲时段"稀少注入，并且必须极度弱，不然会滋扰脆弱的量子存储态。光越弱，光子达到的随机涨落越显著——这就是散粒噪声，它限度了相位估计的速度和精度。传统最大似然估计在这种"光子饥饿"前提下面对精杜纂延长难以两全的困境。

02 钻研内容

图1. (a) 跨节点相位追踪尝试装置图；(b) 操控与探测时序图；(c) 基于贝叶斯估计的相位反馈节造系统示意图（Credit: Physical Review Letters）

针对上述难题，钻研团队基于两个远程单离子节点（Alice 与 Bob），搭建了"时辰-波分"双波段结合相位追踪架构，并发展了实时贝叶斯相位估计技术。通俗地说，贝叶斯估计就像"结合经验与新线索"，在极低信噪比下最大化提取有效信息并实时建改判断。

在功夫上（TDM），团队让 729 nm 与 854 nm 操控光通过和频产生 393 nm 参考光脉冲，在冷却等空闲时段与离子散射光交替发射，占空比不超过 6.5%；参考规复用操控光的初相位，并经历一样的 527 nm 泵浦量子频率转换至 1550 nm 通讯波段，从而原位追踪整个系统的复合相位。在频率上（WDM），引入一束失谐约 2 nm 的 1548 nm 陆续弱参考光，实时捉拿并赔偿光纤链路的急剧抖动。两路信号最终都在中心站 Charlie 处过问，并由超导纳米线单光子探测器实现探测，FPGA 将带功夫象征的光子探测事求实时转换为相位估计，再通过声光调造器反馈校对。

图2. 传统最大似然估计（粉色）与贝叶斯估计（蓝色）的残存相位方差对比（Credit: Physical Review Letters）

理论与尝试均批注，贝叶斯估计的残存相位方差随光子通量按 μ^-1/2 标度，达到追踪散粒噪声极限；而传统步骤在短积分功夫下方差发散。在约 1 MHz 的探测光子计数率下，系统在10 公里与100 公里光纤链路上的过问可见度别离达到 97.98% 与 97.49%（均超过 97%），离子-离子纠缠宇称对比度超过 85%；占空比降至 2% 时仍能维持散粒噪声极限机能，彻底解除了传统步骤中频仍出现的失锁景象；诖，钻研实现了 10 公里有限码长安全分析的设备无关量子密钥分发，以及 100 公里下的正渐近密钥率；10 公里下的存储-存储纠缠寿命超过成立纠缠所需的均匀功夫，满足量子中继的根基要求。

图3. 尝试了局：(a) 可见杜纂宇称对比度随光纤距离的变动；(b) 残存相位方差与可见度随探测光子通量的变动；(c) 可见度随TDM占空比的变动（Credit: Physical Review Letters）

03 4688美高梅量子超导纳米线单光子探测器

在这项钻研中，4688美高梅量子超导纳米线单光子探测器（SNSPD）承担了三类关键探测工作：一是在 Charlie 站对来自两节点的 1550 nm 单光子进行过问丈量，以"两个输出端口中有且仅有一个响应"预报远程离子纠缠；二是探测 1548 nm 波分复用参考光（每路约 2 MHz），实时追踪光纤链路相位；三是探测 1550 nm 时辰复用参考光（每路低于 600 kHz），追踪系统整体残存相位。整套贝叶斯相位估计直接以探测器输出的带功夫象征的单光子事务为输入——探测器的高探测效能让稀少的参考光子"颗颗有效"，低暗计数保障了极弱信号下的信噪比，低功夫抖动与持久不变运行则为跨节点高可见度过问和长功夫陆续尝试提供了靠得住保险。

4688美高梅量子超导纳米线单光子探测用具备系统探测效能 ≥ 95%、暗计数 ≤ 10 cps等机能，可宽泛利用于量子通讯、量子推算与量子网络、激光雷达和深空光通讯等领域。

这次钻研成就，不仅验证了在极弱参考光、低占空比前提下实现跨节点散粒噪声极限相位锁定的可行蹊径，更为构建可扩大量子中继、迈向未来量子网络奠定了技术基础。4688美高梅量子 SNSPD 在该尝试中的不变利用，也体现了国产高端单光子探测器在前沿量子信息钻研中的靠得住性与竞争力。

04 结论

量子网络是量子信息技术走向规；玫某烈较，而远程节点间的高精度相位不变是实现高效单光子过问互连的关键一环。该钻研提出的贝叶斯相位不变框架以至少的参考光子预算；ご嗳醯牧孔犹，并对非梦想的关联相位噪声阐发出优良的鲁棒性，有望进一步拓展至天文过问丈量、精密计量等弱信号场景。

4688美高梅量子也将持续深耕超导单光子探测技术，为更多前沿科学钻研与产业利用提供主题器件与系统支持，助力量子信息等前沿领域稳步发展。