安博体育登录app|单光子源技术推动量子通信发展

发布时间：2024-11-16  人浏览

本文摘要：量子通信中有三项核心技术，分别是单光子源技术、量子编码和传输技术、单光子检测技术。

量子通信中有三项核心技术，分别是单光子源技术、量子编码和传输技术、单光子检测技术。大量研究早已证明，用于单光子源的量子通信是意味著安全性的，并且具备很高的效率。

由此可见，理想的单光子源是量子通信的基础，其特性的研究具备很高的价值。　　基于安全性方面考虑到，为了确保在通信过程中会被光子数分束反击，理想的单光子源应当严苛符合每个脉冲中仅有所含一个光子。然而，现阶段大多数实验所用的光源都是经过反感弱光脉冲波动获得，其光子数遵从泊松产于。

这种光源严苛意义上谈是无法构建单光子脉冲的，实际作法是尽可能减少每个脉冲里所含两个以上光子的几率，减少到会对安全性产生影响。通信系统中是不存在损耗的，即使脉冲中所含两个以上的光子也很少带给安全隐患，此外由于脉冲大多是不不含光子的空脉冲，因此相当严重减少了密钥分配系统的传输效率，同时也减少了系统的误码率。

所以高性能单光子源的研究早已沦为影响量子通信发展的最重要课题之一。　　量子点单光子源：用于量子点可以平稳地收到单个光子流，每个光子可由光谱过滤器分离出来。与其他单光子源比起，量子点单光子源具备较高的振子强度，较宽的谱线宽度，且会再次发生光退色。

目前的半导体基本上可以覆盖面积从红外线到红外波段。　　量子点单光子源的研究仍然很活跃。

2001年斯坦福大学的科研人员在GaAs衬底上生产出有一层闪烁波长为877nm的InGaAs量子点，通过激光器升空把激光升空到量子点的台面上。结果表明，在激光脉冲的起到下产生的激子转入一个量子点后，量子点吸取一个光子后再行吸取第二个光子的可能性大大降低，这使产生鼓吹聚束光子流沦为有可能。Toshiba-Cambridge大学的欧洲牵头研究小组在2002年使用量子点结构的LED构建了电流经单光子升空。

2005年他们顺利利用量子点生产出有波长在1.3m通信波段的单光子光源。2007年，我国中科院半导体研究所超强晶格国家重点实验室涉及研究人员顺利构建了量子点的单光子升空:8K温度下脉冲激光唤起InAs单量子点，可以观测到932nm的单光子升空，升空速率小于10kHz。

但是，这一领域依然有很多难题必须解决问题，比如尺寸、形状的皆一性掌控，光谱的单色掌控，以及对低温的拒绝等。　　纳米天线单光子源：基于SPP共振效应的纳米天线结构可以有效地搜集光能量，并将其容许在亚波长尺度，其极大的局域场强化效应为纳米光子学获取了辽阔的应用于前景。　　目前，每个脉冲产生一个光子的器件早已研制成功，问题是怎样将产生的光子沿某一特定的方向高效率地升空过来。

光子晶体、介质球、光学微腔结构、金属表面等都可以转变光场方向，而共振光学天线对光场的转变更加局限化。它可以将入射光场有效地容许在亚波长区域，也可使纳米尺度的小颗粒辐射强度明显强化，同时转变电磁辐射方向。实验证明，天线的等离子模式徵到附近分子电子光子的频率附近时会产生共振，闪烁分子与天线产生充足强劲的耦合，这样就可以掌控闪烁方向。VanHulst小组将宽为80nm的铝制单耦天线相似一个荧光分子，通过转变天线与光的耦合方式，分子收到的光可以被调整90。

R.Esteban小组于2009年讲解了一种金属等离子电线产生单光子唤起的方案，该方案是在等离子腔中利用金属光学共振原理和避雷针尖端放电理论明确提出的，并且得出了数值仿真结果。随着表面等离子体的发展，纳米天线单光子源一定会从理论南北应用于。

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