用于激光写入集成光子平台中量子信息处理的高性能外差接收器

连续变量量子密钥分发(CV-QKD)与连续变量量子随机数生成(CV-QRNG)是安全通信和高速随机性生成的核心技术,其运作基于散粒噪声极限的相干检测。集成光子解决方案是推进这些协议的关键,因其可实现紧凑、可扩展且高效的系统实施。该研究团队提出采用飞秒激光微加工(FLM)技术在硼硅酸盐玻璃上制备光子集成电路(PICs),构建适用于量子信息处理的相干检测新平台。研究人员利用FLM技术特点,设计出专用于CV-QKD和CV-QRNG的光子集成电路。该器件配备全可调谐光学元件,能在协议限定条件下实现精确校准与稳定运行,具有低插入损耗(≤1.28分贝)、偏振不敏感特性以及超过73分贝的共模抑制比(CMRR)。基于这些特性,该工作实验实现了安全生成速率达42.74吉比特/秒的设备无关型CV-QRNG,以及采用QPSK调制的CV-QKD系统——其密钥生成速率达到3.2兆比特/秒。研究成果凸显出FLM技术作为集成光子平台的潜力,为可扩展的高性能量子通信系统发展开辟了新路径。

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