用于时分量子通信的吉赫兹速率薄膜锂硼酸接收器
量子物理
2026-05-27 v1 光学
摘要
时分编码的量子光态对量子技术应用至关重要。将操作功能集成到芯片级设备中是实现可扩展、高性能且具成本效益的量子网络的关键。本文开发了一个基于薄膜锂硼酸(TFLN)平台的全集成、高吞吐量量子接收器，能够对时分编码的量子态实现高速电光操作。该设备的新型架构使其能够实现超过30 GHz的电光带宽的时分量子态主动切换，同时支持超过1 GHz的带宽实现实时任意投影测量。我们通过多项应用展示了其 versatility和性能，包括通过38个标准偏差实现贝尔不等式违规，覆盖率>95%。随后我们将其应用于基于光纤的量子通信场景，在连续运行12小时后实现了超过25 kbit/s的稳定有限大小安全密钥率。通过采用高速主动切换方案，系统克服了对时分纠缠基准QKD协议安全性的基本漏洞，放宽了单光子探测器的时序分辨率要求。此外，它实现了对投影基的主动选择，提高了通信双方的灵活性。这一方法建立了一种灵活且可扩展的时分编码量子通信架构，使行业级光子技术能够实现实际的协议。
引用
@article{arxiv.2604.16695,
title = {Gigahertz-rate thin-film lithium niobate receiver for time-bin quantum communication},
author = {Andrea Bernardi and Marco Clementi and Marcello Bacchi and Matías Rubén Bolaños and Sara Congia and Francesco Garrisi and Andrea Martellosio and Marco Passoni and Alexander Wrobel and Costantino Agnesi and Giuseppe Vallone and Paolo Villoresi and Federico Andrea Sabattoli and Matteo Galli and Daniele Bajoni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.16695},
year = {2026}
}