SPIE
超导硅芯片被用作安全量子通信的不可信中继服务器
通过利用波导集成超导单光子探测器(中间为发夹形状的红线)独特的低死时间特性，实现了最佳的时间仓编码贝尔态测量(显示为四个光子之间的蓝色和灰色波状曲线，表示为红色球)
这些又增强了量子通信的安全密钥速率
学分:南京大学MaLab 集成量子光子学(IQP)是实现可扩展和实用的量子信息处理的有前途的平台
到目前为止，与IQP的大部分演示都集中在提高基于散装和光纤元件的传统平台实验的稳定性、质量和复杂性上
一个要求更高的问题是:“在IQP有可能进行传统技术无法进行的实验吗？” 这个问题由南京大学的肖、张腊宝和中国中山大学的蔡新伦共同领导的一个团队给出了肯定的回答
正如《高级光子学》中所报道的，该团队使用基于硅光子学的芯片和超导纳米线单光子探测器(SNSPD)来实现量子通信
这种芯片的出色性能使他们能够实现最佳的时间绑定贝尔状态测量，并显著提高量子通信中的密钥速率
单光子探测器是量子密钥分配(QKD)的关键元件，对于光子芯片集成以实现实用和可扩展的量子网络来说是非常理想的
通过利用集成光波导的单光子探测器独特的高速特性，单光子探测的死时间比传统的正入射单光子探测器减少了一个数量级以上
这反过来使该团队能够解决量子光学中一个长期存在的挑战:时间仓编码量子比特的最佳贝尔态测量
实验装置示意图
执行最佳贝尔态测量的超导硅光子芯片被用作MDI-QKD的服务器，该服务器允许爱丽丝和鲍勃在没有探测器旁道攻击的情况下交换安全密钥
当爱丽丝和鲍勃发送相同的状态(蓝点)或不同的状态(红点)时，重合计数中的破坏性和建设性干扰
不同损失下的安全密钥率
信用:郑等
，doi 10
1117/1
美国联合通讯社(Associated Press)
三
五
055002
这一进展不仅从基础角度对量子光学领域很重要，而且从应用角度对量子通信也很重要
该团队利用异质集成超导硅光子平台的独特优势，实现了一个独立于测量设备的量子密钥分发服务器(MDI-QKD)
这有效地消除了所有可能的检测器旁道攻击，从而显著增强了量子密码的安全性
结合时分复用技术，该方法获得了MDI-QKD关键速率的数量级增加
通过利用这种异构集成系统的优势，该团队获得了具有125 MHz时钟速率的高安全密钥速率，这与具有GHz时钟速率的最先进的MDI-QKD实验结果相当
博士郑晓东说:“与GHz时钟速率MDI-QKD实验形成对比的是，我们的系统不需要复杂的注入锁定技术，这大大降低了发射机的复杂性。”
D
马组学生，高级光子学论文第一作者
“这项工作表明，与传统平台相比，集成量子光子芯片不仅提供了一条小型化的途径，还显著提高了系统性能
结合集成的发射机，一个完全基于芯片的、可扩展的、高关键速率的城域量子网络应该会在不久的将来实现，”马说
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