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leyu乐鱼网站登录-用于量子通信的超导硅光子芯片

发布时间:2021-12-27 作者: leyu乐鱼网站登录

集成量子光子学(IQP)是实现可扩大和适用的量子信息处置的有前景的平台。到今朝为止,年夜大都的IQP演示都集中在提高基在体和光纤元件的传统平台的尝试不变性、质量和复杂性。一个更刻薄的问题是:“IQP是不是可以进行传统手艺没法实现的尝试?”

这个问题获得了南京年夜学马晓松和张拉宝和中山年夜学蔡新伦配合带领的团队的必定回覆。正如《进步前辈光子学》(AdvancedPhotonics)报导的那样,该研究团队利用基在硅光子学的芯片和超导纳米线单光子探测器(SNSPD)实现了量子通讯。该芯片的优良机能使他们可以或许实现最好时候仓贝尔态丈量,并光鲜明显提高量子通讯中的传输速度。

超导硅芯片用作不受信赖的中继办事器,用在平安的量子通讯。经由过程操纵波导集成超导单光子探测器(中心带有发夹外形的红线)的怪异低死区时候特征,最好时候仓编码贝尔状况丈量(显示为之间的蓝色和灰色海浪状曲线)实现了四个光子,用红球暗示)。这些反过来又提高了量子通讯的平安密钥率。

单光子探测器是量子密钥分发(QKD)的要害元件,很是合适光子芯片集成以实实际用和可扩大的量子收集。经由过程操纵集成光波导的SNSPD怪异的高速特征,与传统的法向入射SNSPD比拟,单光子检测的死区时候削减了一个数目级以上。这反过来又使该团队可以或许解决量子光学中持久存在的挑战之一:时候段编码量子位的最好贝尔状况丈量。

(a)尝试装配示意图。履行最好贝尔状况丈量的超导硅光子芯片被用作MDI-QKD的办事器,这使得Alice和Bob可以在没有检测器侧信道进犯的环境下互换平安密钥。(b)当Alice和Bob发送不异状况(蓝点)或分歧状况(红点)时,对偶合计数的粉碎性和扶植性干扰。(c)分歧损掉下的平安密钥率。

这一前进不但从根本的角度对量子光学范畴很主要,并且从利用的角度对量子通讯也很主要。该团队操纵异构集成超导硅光子平台的怪异优势,实现了自力在丈量装备的量子密钥分发(MDI-QKD)办事器。这有用地消弭了所有可能的检测器侧信道进犯,从而光鲜明显加强了量子暗码学的平安性。连系时分复用手艺,该方式取得了数目级的MDI-QKD密钥率晋升。

经由过程操纵这类异构集成系统的优势,该团队取得了具有125MHz时钟速度的高平安密钥速度,可与具有GHz时钟速度的最早进的MDI-QKD尝试成果相媲美。

“与GHz时钟速度MDI-QKD尝试比拟,我们的系统不需要复杂的注入锁定手艺,这光鲜明显下降了发射器的复杂性,”博士生肖东郑说,他是马氏课题组学生,《进步前辈光子学》(AdvancedPhotonics)论文第一作者。

“这项工作注解,集成量子光子芯片不但供给了小型化的路子,并且与传统平台比拟,还光鲜明显晋升了系统机能。连系集成QKD发射器,一个完全基在芯片的、可扩大的、高密钥率的都会量子收集应当在不久的未来实现。”马说。

相干链接:https://phys.org/news/2021-11-superconducting-silicon-photonic-chip-quantum.html

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