4.3、量子通訊
量子通訊是指借助量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通信形式,具有高效率和絕對安全等特性。這些通訊技術最興奮人心的地方在于其“絕不泄露”的能耐量子通訊技術，奇特的加密方法使秘鑰具有不可復制性和絕對安全性，一旦有人盜用秘鑰，整個通訊信息會“自毀”并告知使用者。量子信息因其傳輸高效和絕對安全等特征，被覺得可能是下一代IT技術的支撐性研究，并成為全球化學學研究的前沿與焦點領域，有科學家甚至預計，10年內有望實現全球化量子通訊。
本研究方向主要集中在基于單光子偏振光態的量子秘鑰分配系統實用化相關技術，包括高速單光子偵測，單光子形成，調制量子通訊技術，譯碼，真隨機碼發生等。
4.3.1單光子雪崩偵測器
單光子偵測技術可以實現對單光子級別微弱光訊號的檢查，被廣泛應用于量子秘鑰分配、激光雷達、光纖傳感器、光纖通訊等領域。目前基于銦鎵砷/銦磷(/InP)材料的單光子雪崩偵測器(SPAD),因其結構緊湊、無超高溫要求以及低幀率等優點，在近紅外波段的單光子偵測應用中得到了廣泛使用。
圖17門控模式單光子偵測器
頻度可調諧單光子雪崩偵測器原理圖
Yixin.Zhang,.Zhang,ShunWang,PulseGatedfor[J],,2013,38(5):606-608
張益昕、張旭蘋、楊國文、王順、胡君輝，頻度可調諧的吉赫茲余弦門控近紅外單光子偵測器，2.8
4.3.2高速偏振光調制器
偏振光調制器是量子通訊中的一個重要功能模塊。對于基于光子偏振光態的QKD系統，由發送方控制偏振光調制器，隨機選擇一種偏振光編碼方法，對通訊訊號進行偏振光編碼。例如，可能采用+45°和-45°的偏正態作為脈沖訊號的編碼方式；也可能采用0°和90°的偏振光態作為訊號的編碼方式。在選用+45°和-45°的編碼基時，可以用+45°的偏振光態表示“1”，-45°的偏振光態表示“0”；選用0°和90°的編碼基時，可以用90°的偏振光態表示“1”，0°的偏振光態表示“0”。經過偏振光調制器后，通訊脈沖訊號包含多種偏振光態，并承載了通訊秘鑰信息。
高速偏振光調制器
4.3.3脈沖式激光光源
在量子通訊系統中，單光子訊號一般由一個極窄的激光脈沖衰減得到。因而脈沖式激光光源就成為建立量子通訊系統的一個重要功能模塊。本設計采用直接調制的DFB半導體激光器，可以合成脈沖長度500ps，最高重復頻度的脈沖式激光光源。采用集成的帕爾貼與驅動器對激光器進行恒溫控制，可以保證激光器輸出波長的穩定。
脈沖式激光光源
