量子通信系統將大幅“瘦身”
2017年12月13日 文章來源：科技日報 吳長鋒
記者從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉教授及其同事張軍等，在國際上首次實現1.25 GHz InGaAs/InP單光子探測器單片集成讀出電路，該技術突破可使高速量子通信終端設備中體積占比最大的探測器模塊尺寸減小一個數量級以上，為未來研制小型化量子通信系統奠定重要的器件基礎。相關成果論文日前發(fā)表于光學領域權威期刊《光學快報》上。
單光子探測器是微弱光測量最靈敏的儀器，在量子信息、激光雷達、光纖傳感、生物熒光探測等領域有廣泛的應用需求。在量子通信系統中，通信波段單光子探測器是其中的核心器件，其性能直接決定了通信距離、通信速率等關鍵參數。
2012年以前，我國所有的量子通信網絡中使用的該類型探測器工作頻率均不超過10 MHz，嚴重制約了通信距離和通信速率。潘建偉團隊通過發(fā)展正弦門控、集成濾波、后脈沖精確標定等一系列關鍵技術，于2012年在國際上首次研制出板級集成的1.25 GHz InGaAs/InP單光子探測器，將工作頻率提升了兩個數量級以上，同時探測器系統體積降為2U標準機箱尺寸。
針對未來對小型化量子通信設備的迫切需求，潘建偉團隊在前期研究基礎上，進一步發(fā)展了新型微弱雪崩信號提取技術，并利用低溫共燒陶瓷（LTCC）技術，最終研制出1.25 GHz單光子探測器的單片集成讀出電路芯片，尺寸為15mm×15mm。
據了解，下一步，利用光電集成技術，可實現上述單片集成讀出電路芯片與InGaAs/InP雪崩二極管芯片和微型熱電制冷器的混合集成，形成高速單光子探測器集成組件，并與探測器系統附屬電路相結合，最終實現一體化集成的微型高速單光子探測器模塊。
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