"引言：

在量子信息前沿研究中，高精度光子时间采集与复杂事件筛选，是实验能够顺利跑通的关键硬件基础。星秒科技MT16时间相关单光子计数系统，凭借皮秒级时间采集能力以及业内首创的多体符合模式，在近日先后支撑两项高水平科研工作落地。分别是中国科大实现量子安全定位以及华东师大实验研究团队完成最小尺度关联的多体纠缠的实验探测。

在这两项前沿研究工作中，星秒科技的高分辨时间相关单光子计数器MT16作为核心光子计数设备，为该项研究中承担了核心数据采集工作，光子时间测量与关联统计工作，提供了关键技术支撑。下面我们结合两项已发表的研究成果，聊聊星秒MT16在实验当中实际发挥的重要价值。"

图1.国际学术期刊《自然·物理》刊发中国科大研究成果

中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子信息安全研究方面取得重要进展。该团队韩正甫、陈巍、银振强、王双等与广东工业大学秦玉文-付松年团队合作，结合量子力学基本原理与相对论时空约束，实现了具有可证明安全性的量子安全定位，可对目标位置进行可信验证，为保障现代信息体系中的位置信息安全提供了新的技术途径。相关研究成果以“Relativistic position verification with coherent states”为题，于9月3日在线发表在国际学术期刊《自然·物理》（Nature Physics）上。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-026-03439-5

图2.量子安全定位概念图

一、量子安全定位研究内容

位置信息是支撑人类活动的基本要素之一。对目标的真实位置进行可靠验证，使定位系统不仅能够确定目标“在哪里”，还能够判断其位置是否真实可信，从而赋予位置信息以身份认证和安全凭证等新的功能，有望为商业交易、应急救援、公共安全等重要场景提供新的安全保障。然而，这一安全能力在经典技术框架下已被证明无法实现，攻击者可通过复制、转发经典验证信息以及协同响应等方式伪造自身位置。基于量子信息的安全定位为可信的位置验证开辟了一条全新的技术路径。量子信息遵循不可克隆等量子物理原理，结合相对论时空约束，可实现具有信息论安全性的位置验证。然而，这一方案对传输损耗、系统误码和响应延迟等提出了极为严苛的要求，长期以来一直未能得到实验实现。

在本研究中，团队发展了面向实际实验条件的量子安全定位理论协议，并在此基础上首次实现了完整的实验验证。团队首先设计了基于弱相干态的安全协议，显著提升了实际系统的损耗容忍能力。针对量子态制备中的误码问题，团队进一步设计了基于微组装环分器的Sagnac量子态制备方案，将量子比特误码率降低至0.27%。另一方面，受相对论时空关系约束，系统响应延迟直接关系到量子安全定位的精度。为进一步降低延迟，团队发展了多波长强度编码、空芯光纤低时延传输和高速随机逻辑函数处理等关键技术，将系统整体延迟压缩至百纳秒量级，实现了优于75米的定位精度，达到单栋建筑物的空间尺度。实验结果验证了量子安全定位在现实条件下的可行性，并展现出面向实际应用的性能潜力。

图3.量子安全定位系统

(红色标注框内TDC设备为星秒MT16)

量子安全定位的实现为人们提供了抵御位置欺骗、可信获取位置信息的新能力。可信的位置信息不仅可用于贵重资产的安全追踪、灾害救援中的目标识别等场景，还可进一步作为一种新型安全凭证，通过预先设定可信位置，可对金融交易、敏感数据访问等行为进行安全认证与权限控制。该成果拓展了位置信息在现代信息安全体系中的作用，为发展基于位置的新型安全机制和信息处理方式开辟了新的技术方向。

图4.Physical Review Letters刊发华东师大研究团队成果

近期，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室吴典、吴健团队联合中山大学、香港大学等合作团队，在多体量子纠缠探测研究方面取得重要进展。研究团队在实验上实现了纠缠探测长度（EDL）极限下的真正多体纠缠认证，利用具有理论允许最小非平凡支持尺度的关联完成多类光子纠缠态验证，并展示了该方法在测量基失配条件下相对于传统全局纠缠见证的鲁棒性优势。相关成果以“Experimental Multipartite Entanglement Detection with Minimal-Size Correlations”为题发表于Physical Review Letters 137, 100201 (2026)。

论文链接：https://doi.org/10.1103/w6fl-nx59

一、最小尺度关联的多体纠缠的实验探测内容

纠缠探测长度EDL正是对这一问题的定量刻画：它给出能够认证真正多体纠缠所需的最小非平凡关联尺度。例如，W态和Dicke态的EDL可以低至2，而本文研究的四比特簇态EDL为3。这意味着，尽管真正多体纠缠是整个系统的全局性质，其实验认证并不一定需要每一个纠缠见证项都同时涉及全部粒子。EDL因此为多体纠缠认证建立了一个明确的“最小关联尺度”理论极限。

基于这一理论框架，研究团队在光子平台上开展了系统实验验证。实验采用775nm、80MHz锁模激光泵浦周期极化KTiOPO4（ppKTP）晶体产生纠缠光子对，并结合分束器、偏振相关分束器以及局域偏振分析模块，分别制备三光子和四光子W态、四光子Dicke态以及四光子簇态。针对不同量子态，团队构造了作用在EDL尺度上的纠缠见证：W态和Dicke态仅利用二体关联即可认证真正多体纠缠，而四光子簇态利用三体关联完成认证。

图5.多光子W态、Dicke态和簇态的制备与偏振测量实验装置示意图

为检验EDL方法在实际实验误差下的性能，研究团队进一步以四光子Dicke态为例，人为引入局域测量基失配，并在相同实验条件下比较基于二体关联的EDL见证和传统全局投影见证。理论分析表明，随着测量基失配增大，EDL见证的白噪声容忍度在一定区间内超过全局投影见证。实验结果进一步证实了这一趋势：当测量基偏移为θ=π/8时，全局投影见证给出Wproj=0.064(4)>0，已无法认证真正多体纠缠；而EDL见证仍给出W5=-0.0037(6)<0，能够继续完成纠缠认证。这一直接比较说明，在所研究的局域测量基失配模型下，最小尺度关联方案具有更高的实验鲁棒性。

图6.EDL见证与传统全局投影见证在测量基失配下的理论噪声容忍度与实验比较

该工作将纠缠探测长度从理论概念系统推进到实验验证，证明真正多体纠缠可以通过理论允许的最小尺度非平凡关联进行认证。相比依赖全局关联的传统方案，EDL方法降低了纠缠认证中单个关联项的支持尺度，并在所研究的测量误差模型下展现出更强的鲁棒性。相关结果为复杂量子体系中测量高效、抗实验误差的多体纠缠认证提供了新的实验路径，也为未来更大规模光量子系统及其他多体量子平台中的纠缠表征提供了新的思路。

二、星秒MT16在该项研究中的主要作用

图7.本实验中使用的TDC设备（星秒科技MT16）及多体符合模式

核心功能"多体符合模式":

这项实验的核心逻辑是：用最小尺度的关联（二体、三体）来认证真正的多体纠缠，需要对多路光子信号做灵活的分组关联统计。实验制备了三光子 / 四光子W态、Dicke 态、簇态，针对不同量子态构造不同尺度的纠缠见证。星秒MT16时间相关单光子计数作为测量数据采集工具，则适配相关功能特点：

• 多体符合模式：传统双通道符合只能处理两组通道的简单关联，而EDL 实验需要灵活配置二体、三体等多维度光子事件筛选条件。星秒MT16拥有业内首创的多体符合模式，适合多光子纠缠的相关性测量等更为复杂的实验场景，刚好匹配这一需求。

• 多光子事件关联计数：对多路探测器的光子信号做符合判断，输出纠缠见证计算所需的原始统计数据。

• 皮秒级时间分辨及高计数率采集：具备 1ps时间分辨率，可精准记录每一路光子的到达时刻，保证多光子事件时间分辨能力，减少统计误差。以及依靠高饱和计数率避免光子事件丢失，确保实验拥有充足统计样本。

两项前沿量子科研案例可以看到：多光子量子实验，不仅需要优秀的光学方案与理论设计，也离不开时间采集设备强大的底层能力。星秒MT16时间相关单光子计数系统，除了高精度时间测量、高计数率采集能力之外，以及业内首创的多体符合模式，专门针对复杂多路光子关联测量场景设计，可灵活配置多体关联条件，解决传统双通道符合模式能力不足的痛点，适配越来越复杂的多光子量子光学实验需求。

星秒科技将持续深耕高精度时间测量技术，为更多前沿科学研究与产业应用提供核心设备支持，为国内量子信息、精密测量领域的科研工作，提供更贴合实验需求的国产仪器方案，助力我国在量子光学前沿科技领域实现高水平科技的探索与突破。