激光写入集成光子平台中用于量子信息处理的高性能外差接收器
量子物理
2026-02-11 v2
摘要
连续变量量子密钥分发（CV-QKD）和量子随机数生成（CV-QRNG）是安全通信和高速随机性生成的关键技术，利用散粒噪声极限的相干探测进行其操作。集成光子解决方案是推进这些协议的关键，因为它们实现了紧凑、可扩展和高效的系统实现。在这项工作中，我们引入飞秒激光微加工（FLM）在硼硅酸盐玻璃上作为生产用于量子信息处理的相干探测光子集成电路（PIC）的新型平台。我们利用FLM的特定特性来制造适用于CV-QKD和CV-QRNG应用的PIC。该PIC具有完全可调的光学组件，能够在协议定义的条件下实现精确校准和可靠运行。该器件展现出低插入损耗（≤1.28 dB）、偏振无关操作和超过73 dB的共模抑制比（CMRR）。这些特性使得源设备无关CV-QRNG的实验实现成为可能，安全生成速率为42.74 Gbps，以及基于QPSK的CV-QKD系统实现了3.2 Mbit/s的密钥率。我们的结果突显了FLM技术作为集成光子平台的潜力，为可扩展和高性能量子通信系统铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2506.08924,
title = {High-Performance Heterodyne Receiver for Quantum Information Processing in a Laser Written Integrated Photonic Platform},
author = {Andrea Peri and Giulio Gualandi and Tommaso Bertapelle and Mattia Sabatini and Giacomo Corrielli and Yoann Piétri and Davide Giacomo Marangon and Giuseppe Vallone and Paolo Villoresi and Roberto Osellame and Marco Avesani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.08924},
year = {2026}
}
备注
17 pages, 10 figures