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世界首台上转换单光子探测器样机济南诞生

行业聚焦点中国仪表网2014年12月09日 14:16人气:5869

  【中国仪表网 行业聚集点】近日获悉,由济南量子技术研究院特聘研究员张强教授负责的世界首台基于周期极化铌酸锂波导的上转换单光子探测器样机在济南研制成功,并顺利通过了中国科学技术大学、安徽量子通信技术有限公司等10余名专家的测试验收。


 
  据了解,光的最小单位是光子,单光子探测器作为最精密的光学测量仪器可以实现对单个光子的检测,其在量子信息、生物荧光检测、分布式光纤传感、微弱光成像、激光雷达等诸多领域有着重要的应用。
  
  在量子信息领域,由于基于物理学上的量子态不可克隆定理,利用单光子的非正交态进行编码可以实现无条件安全的量子密钥分发(QKD),进而实现无条件安全的量子保密通讯。在基于光子为信息载体的量子密钥分发中,单光子探测器作为量子密钥分发的核心器件,其性能指标成为限制量子保密通讯传输距离和成码率的重要因素之一。
  
  量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学科,也是国际上量子物理和信息科学的研究热点。量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。近几年这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。
  
  资料显示,中国涉足量子通信研究的时间与西方国家相当。1997年,中国科学家潘建伟参加了在奥地利进行的“量子态的隐形传输”试验,该试验堪称国际上首次实现,对量子通信至关重要。其研究论文在世界权威刊物一经发表,便很快被公认为是量子信息实验领域的开山之作。
  
  2010年年中,我国启动了合肥城域量子通信试验示范网建设。该项目于2012年年初正式有计划、分步骤地投入了工程应用。其建成与使用,标志着我国继量子信息基础研究跻身全球一流水平后,又在量子信息技术先期产业化竞争中迈出了重要的一步。

  继安徽、济南等地的量子通信网建设获得重大突破,按照我国量子通信研发、推广预定计划,北京、上海以及最边远的新疆乌鲁木齐等城市也在陆续抓紧城域量子通信网的建设。再经几年过渡,越来越多的城市都将会利用量子卫星等方式加强信息连接,形成我国的广域量子通信体系。中国科学院同中国科技大学联合,已准备在2015年或2016年发射世界首颗“量子通信实验卫星”。此项方案一旦落实,将无疑是惊动国际科技界和产业界的一桩大事件。
  
  此次通过专家验收的基于周期性极化铌酸锂波导的上转换单光子探测器在研发过程中充分利用了山东省量子关键器件研发公共平台资源,基于周期极化铌酸锂波导芯片自主研发,能同时提供四通道的单光子探测,并且探测效率25%,暗计数2000Hz,成为目前世界上室温下性能最优的通信波段单光子探测器,也是目前世界上第一台封装成型的商业产品样机。
  
  其成功研制将为实现更远距离、更高成码率的量子通信网络,尽快建立全天候大规模、大尺度的干线量子通信网络,早日实现星地一体广域量子通信奠定坚实的基础。同时,该探测器还可广泛应用于高灵敏大气能见度测量及经典通信等领域。
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