Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Integrated Optoelectronics, College of Electronic Science and Engineering, Jilin University, Changchun 130012, China
2 CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
3 CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
4 Advanced Micro Foundry Pte Ltd., Singapore 117685, Singapore
5 Peng Cheng Laboratory, Shenzhen 518000, China
To optimize the dark current characteristic and detection efficiency of the 1550 nm weak light signal at room temperature, this work proposes a Ge-on-Si avalanche photodiode (APD) in Geiger mode, which could operate at 300 K. This lateral separate absorption charge multiplication APD shows a low breakdown voltage (Vbr) in Geiger mode of and low dark current of 0.096 nA at unity gain voltage (VGain=1 = -7.03 V). Combined with an RF amplifier module and counter, the detection system demonstrates a low dark count rate (DCR) of per second and high detection efficiency of 7.8% for 1550 nm weak coherent pulse detection at 300 K. The APD reported in this work weakens the dependence of the weak optical signal recognition on the low environment temperature and makes single-chip integration of the single-photon level detection system possible.
avalanche photodiode optical detection optical interconnection Chinese Optics Letters
2022, 20(6): 062501
1 中国科学技术大学, 中国科学院量子信息重点实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院量子信息与量子科技创新研究院, 安徽 合肥 230026
信息安全是国家核心竞争力的重要组成部分, 量子密钥分发 (QKD) 利用量子力学基本原理对信息实现计算复杂度无关的安全加密, 是下一代信息安全技术的重要选项。经过三十多年的发展, 以结合诱骗态的 BB84 协议为代表的 QKD 方案已经非常成熟, 并逐渐开始了规模化部署。持续探索基础方案和核心技术是推动 QKD 发展的基础动力。在单回合通信中, 基于高维量子态编码的高维 QKD (HD-QKD) 技术具有更高的信息承载效率和更强的抗噪声能力, 因而具有重要的发展和应用潜力,已成为当前 QKD 领域的重要研究方向之一。光子的轨道角动量 (OAM) 自由度原则上具有无穷维希尔伯特空间, 是实现 HD-QKD 的重要物理资源。重点回顾了基于 OAM 光子态的 HD-QKD 的发展历程, 梳理并讨论了该研究方向的主要技术成果和面临的关键技术问题, 并展望其未来发展趋势。
量子信息 高维量子密钥分发 矢量涡旋 轨道角动量 量子密码 信息安全 quantum information high-dimensional quantum key distribution vector vortex orbital angular momentum quantum cryptography information security
卢奉宇 1,2,3银振强 1,2,3,*王双 1,2,3,**王泽浩 1,2,3[ ... ]韩正甫 1,2,3
1 中国科学技术大学中科院量子信息重点实验室, 安徽 合肥 230026
2 中国科学技术大学量子信息与量子科技前沿协同创新中心, 安徽 合肥 230026
3 密码科学技术国家重点实验室, 北京 100878
测量设备无关量子密钥分发协议可以免疫所有测量端的漏洞,极大地推进量子保密通信的实用化进程。美中不足的是,该协议依然对源端有极强的安全性假设。源端设备的非完美性同样会留下多种侧信道,从而威胁系统的实际安全性。针对此问题,提出无特征源测量设备无关量子密钥分发协议。该协议在量子态制备不完美的情况下依然可以提取出安全的密钥,是理论无条件安全性与实际安全性的完美结合。通过三强度诱骗态方法以及自行研制的Sagnac-Asymmetric-Mach-Zehnder编码结构,成功搭建无特征源的测量设备无关量子密钥分发系统,并在长为50.4 km的光纤信道和25 MHz的系统重复频率下达到1.91×10 -6的安全密钥分发速率。
量子信息 量子通信 量子加密 量子密钥分发
Author Affiliations
Abstract
1 CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China
2 Information and Navigation College, Air Force Engineering University, Xi’an 710077, China
Remarkable achievements have been witnessed in free-space quantum key distribution (QKD), which acts as an available approach to extend the transmission range of quantum communications. The feasibility of transmitting qubits through the free-space channel with the aid of moving platforms like satellites, aircraft, unmanned aerial vehicles (UAVs) has been verified. In view of the limited working time and resource consumption of the satellite-based QKD and the last-mile challenges of connecting satellite nodes with terrestrial networks, the airborne QKD is expected to provide flexible and relay links for the large-scale integrated network. This paper reviews the recent significant progress of QKD based on aircraft or UAVs, highlights their critical techniques, and prospects the future of airborne quantum communications.
quantum communication airborne quantum key distribution Chinese Optics Letters
2021, 19(12): 122702
为了适应不同场合对LED点阵控制器的需求,实现能方便调整控制器的各种功能参数,介绍一种基于FPGA器件,以FSM方式实现的LED点阵系统控制器。该控制器的主要控制电路都在一个FPGA器件中综合实现,内部主要由串口通信模块、双口RAM模块、显示数据处理与传输模块、工作时钟发生器模块等四大模块构成。双口RAM模块由可参数化宏功能模块定制而成,其他模块以Verilog语言描述内部逻辑。控制器与驱动电路之间采用08接口相连,控制器与PC监控中心通过RS232串口形式进行数据传输。通过在Quartus II平台上仿真及下载验证,控制器能实时地接收串口数据,实现文字和位图的显示功能。该控制器具有硬件简洁、扩展方便、可靠性高等优点。
LED点阵控制器 FPGA器件 有限状态机 仿真 LED matrix controller FPGA device FSM simulation
从白天天空背景、恒星光谱特性、星敏感器的构造特点3方面分析白天大气层内小视场轻型星敏感器对恒星探测的可行性。在此基础上, 采用光谱滤波、合理选择系统参数等方法, 研制了小视场轻型星敏感器, 并在高海拔地区进行了白天地面观星实验, 理论分析和实验结果表明: 小视场轻型星敏感器能够实现白天恒星的探测。在3 km海拔高度、大气能见度10 km、视场2°×1.5°、太阳规避角30°以外、天空晴朗无云的环境下, 可探测星等极限值达到3.8等。
白天观星 星敏感器 天空背景 光谱滤波 信噪比 stellar measurement in daytime star sensor sky background spectral filtering signal to noise ratio
北方材料科学与工程研究院宁波所, 宁波 315013
马氏体具有四方的结构, 其四方性随含碳量的增加而增大, 点阵发生扭曲, 当含碳量比较高时, 原来α-铁晶体的晶面如(110)、(200)、(211)、(220)等的衍射线条分解成为双重线(101-110、002-200、112-211、202-220)。当含碳量降低时, 双重线非常靠近, 形成了一条宽的线带, 使得马氏体晶格参量的测量十分困难。本文利用每对双重线中的多重性因素的变化特点(如101为8,110为4,002为2,200为4,112为8,211为16等)提出了低碳马氏体晶格参量的测量方法。
马氏体 衍射 晶格参量 测量 Martensite Diffraction Crystal lattice Measurement