CN110574310B - 量子通信系统和量子密钥生成系统 - Google Patents

量子通信系统和量子密钥生成系统 Download PDF

Info

Publication number
CN110574310B
CN110574310B CN201880028684.2A CN201880028684A CN110574310B CN 110574310 B CN110574310 B CN 110574310B CN 201880028684 A CN201880028684 A CN 201880028684A CN 110574310 B CN110574310 B CN 110574310B
Authority
CN
China
Prior art keywords
quantum
photon
refractive index
dispersion compensating
compensating fiber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880028684.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110574310A (zh
Inventor
李明军
D·A·诺兰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Corning Inc filed Critical Corning Inc
Publication of CN110574310A publication Critical patent/CN110574310A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110574310B publication Critical patent/CN110574310B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/70—Photonic quantum communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H04B10/25133—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion including a lumped electrical or optical dispersion compensator
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2513—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion
    • H04B10/2525—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to chromatic dispersion using dispersion-compensating fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2507—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion
    • H04B10/2572—Arrangements specific to fibre transmission for the reduction or elimination of distortion or dispersion due to forms of polarisation-dependent distortion other than PMD
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/08—Key distribution or management, e.g. generation, sharing or updating, of cryptographic keys or passwords
    • H04L9/0816—Key establishment, i.e. cryptographic processes or cryptographic protocols whereby a shared secret becomes available to two or more parties, for subsequent use
    • H04L9/0852—Quantum cryptography
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/02214—Optical fibres with cladding with or without a coating tailored to obtain the desired dispersion, e.g. dispersion shifted, dispersion flattened
    • G02B6/02219—Characterised by the wavelength dispersion properties in the silica low loss window around 1550 nm, i.e. S, C, L and U bands from 1460-1675 nm
    • G02B6/02266—Positive dispersion fibres at 1550 nm
    • G02B6/02271—Non-zero dispersion shifted fibres, i.e. having a small positive dispersion at 1550 nm, e.g. ITU-T G.655 dispersion between 1.0 to 10 ps/nm.km for avoiding nonlinear effects
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
    • G02B6/036—Optical fibres with cladding with or without a coating core or cladding comprising multiple layers
    • G02B6/03616—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference
    • G02B6/03638—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only
    • G02B6/03644—Optical fibres characterised both by the number of different refractive index layers around the central core segment, i.e. around the innermost high index core layer, and their relative refractive index difference having 3 layers only arranged - + -

Abstract

量子通信系统包括量子密钥生成系统，其具有光子量子位发生器、色散补偿光纤链路和光子检测器单元；以及通信网络，其具有信号发生器、信号通道和信号接收器。色散补偿光纤链路在光子量子位发生器和光子检测器单元之间延伸，并光学地耦合光子量子位发生器和光子检测器单元。此外，色散补偿光纤链路在结构上被配置为以大约9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起色散并且以大约0.18dB/Km或更小的衰减率引起衰减，使得由该一个或多个光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在光子检测器单元处以至少约10Gbit/sec的比特率被接收。

Description

量子通信系统和量子密钥生成系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年3月1日提交的美国临时申请系列号62/465,423的优先权，该临时申请的内容被本文依赖并通过引用整体并入本文，如同在下面进行了充分阐述。
背景技术
本公开涉及具有色散补偿光纤链路的量子通信系统。更具体地，本公开涉及包括量子密钥生成系统的量子通信系统，该量子密钥生成系统具有使用色散补偿光纤链路光学地耦合以用于提供增加的量子密钥比特率的组件。
发明内容
根据本公开的主题，一种量子通信系统包括：量子密钥生成系统，其具有光子量子位发生器、色散补偿光纤链路、以及光子检测器单元；以及通信网络，其具有信号发生器、信号通道和信号接收器。色散补偿光纤链路在光子量子位发生器和光子检测器单元之间延伸，并光学地耦合光子量子位发生器和光子检测器单元。光子量子位发生器在结构上被配置为输出多个光子，每个光子包括量子密钥位信息。光子检测器单元在结构上被配置为接收该多个光子的量子密钥位信息。信号通道在信号发生器和信号接收器之间延伸，并通信地耦合信号发生器和信号接收器。信号发生器在结构上被配置为输出包括一个或多个信号位的信号。信号接收器通信地耦合到光子检测器单元，并且在结构上被配置为在接收到信号时将该一个或多个信号位与量子密钥位信息进行比较。此外，色散补偿光纤链路包括芯和围绕芯的包层，并且在结构上被配置为以约9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起包括约1550nm的波长的光子的色散，并以约0.18dB/Km或更小的衰减率引起包括约1550nm的波长的光子的衰减，使得由光子量子位发生器输出的该多个光子的量子密钥位信息能在光子检测器单元处以至少约10Gbit/sec的比特率被接收。
根据本公开的一个实施例，量子密钥生成系统包括色散补偿光纤链路，该色散补偿光纤链路在光子量子位发生器和光子检测器单元之间延伸，并光学地耦合光子量子位发生器和光子检测器单元。色散补偿光纤链路包括芯和围绕芯的包层，并且在结构上被配置为以约9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起包括约1550nm的波长的光子的色散，并以约0.18dB/Km或更小的衰减率引起包括约1550nm的波长的光子的衰减，使得由光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在光子检测器单元处以至少约10Gbit/sec的比特率被接收。
根据本公开的另一个实施例，量子密钥生成系统包括两个光子纠缠链、多个色散补偿光纤链路和两个光子检测器单元。每个光子纠缠链在两个光子检测器单元之间延伸。每个光子纠缠链包括使用该多个色散补偿光纤链路光学地耦合的至少一个光子量子位发生器以及第一和第二终端量子存储器。第一和第二终端量子存储器分别位于光子纠缠链的第一端和第二端处。两个光子纠缠链中的每一个的第一和第二终端量子存储器分别形成第一和第二交叉链量子中继器，以在交叉链量子中继器处生成可测量纠缠粒子。此外，第一和第二光子检测器单元在结构上被配置为分别接收由第一和第二交叉链量子中继器生成的可测量纠缠粒子。
尽管本文主要参考量子密钥生成来描述本公开的概念，但是可以设想，这些概念将享有对任何量子信息通信的适用性。
附图说明
本公开的特定实施例的以下详细描述能够结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相同的结构使用相同的附图标记来指示，而且在附图中：
图1示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的包括量子密钥生成系统和通信网络的量子通信系统；
图2示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的光子脉冲对；
图3A示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图1的色散补偿光纤链路的实施例的剖视图；
图3B图示性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的作为图3A的色散补偿光纤链路的半径的函数的折射率；
图4A示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的图1的色散补偿光纤链路的另一个实施例的剖视图；
图4B图示性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的作为图4A的色散补偿光纤链路的半径的函数的折射率；
图5A示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的具有包括量子中继器的光子量子位发生器的量子密钥生成系统；
图5B示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的具有包括纠缠光子发生器的光子量子位发生器的量子密钥生成系统；
图5C示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的具有包括纠缠光子发生器的光子量子位发生器的另一个量子密钥生成系统；以及
图6示意性地描绘了根据本文所示和所述的一个或多个实施例的被配置为在没有光子纠缠的情况下传播量子密钥位信息的量子密钥生成系统。
具体实施方式
现在参考图1，示意性地描绘了包括量子密钥生成系统101和通信网络190的量子通信系统100。量子密钥生成系统101包括光子量子位发生器120、光子检测器单元140、以及色散补偿光纤链路150，该色散补偿光纤链路150在光子量子位发生器120和光子检测器单元140之间延伸并光学地耦合光子量子位发生器120和光子检测器单元140。通信网络190包括信号发生器192、信号接收器194、以及信号通道195，该信号通道195在信号发生器192和信号接收器194之间延伸并通信地耦合信号发生器192和信号接收器194。此外，信号接收器194通信地耦合到光子检测器单元140，从而将量子密钥生成系统101通信地耦合到通信网络190。
仍然参考图1，量子密钥生成系统101的光子量子位发生器120在结构上被配置为输出多个光子，每个光子包括量子密钥位；且光子检测器单元140在结构上被配置为在接收到该多个光子中的至少一个时确定量子密钥位信息。量子密钥位信息可以包括密码密钥，该密码密钥可以被用于对使用通信网络190传输的加密消息进行解码。此外，通信网络190的信号发生器192在结构上被配置为输出包括一个或多个信号位的信号，该一个或多个信号位可以包括加密消息的部分，并且信号接收器194在结构上被配置为在接收到信号时将该一个或多个信号位与量子密钥位信息进行比较，例如以使用包括量子密钥位信息的密码密钥对加密信息进行解码。在一些实施例中，量子密钥生成系统101可以是基于纠缠的量子密钥生成系统201，该量子密钥生成系统201具有使用光子纠缠来传播量子密钥位信息的一个或多个量子中继器230(图5A-5C)；且在其他实施例中，量子密钥生成系统101可以在没有光子纠缠的情况下传播量子密钥位信息，例如，量子密钥生成系统301(图6)。
在操作中，包括量子密钥位的该多个光子可以横穿光子量子位发生器120和光子检测器单元140之间的色散补偿光纤链路150。色散补偿光纤链路150在结构上被配置为引起横穿色散补偿光纤链路150的多个光子的色散，使得横穿色散补偿光纤链路150的该多个光子中的每个光子的时间脉冲宽度小于相邻光子之间的脉冲间隔距离。如本文所使用的，“时间脉冲宽度”是每个光子脉冲的峰值强度的半最大值全宽度(FWHM)。此外，如本文所使用的，“脉冲间隔距离”是相邻光子脉冲的脉冲中心之间的距离，其中脉冲中心对应于每个光子脉冲的峰值强度。例如，在一些实施例中，色散补偿光纤链路150可以在结构上被配置为最大化每个光子脉冲的时间脉冲宽度的加宽而不重叠相邻光子脉冲。
现在参考图2，示意性地描绘了第一光子脉冲102的时间脉冲宽度WP1和第二光子脉冲104的时间脉冲宽度WP2。第一光子脉冲102和第二光子脉冲104是由光子量子位发生器120输出的示例光子，其位于相邻位置并沿着色散补偿光纤链路150传播。第一光子脉冲102包括对应于第一光子脉冲102的峰值强度的脉冲中心103，第二光子脉冲104包括对应于第二光子脉冲104的峰值强度的脉冲中心105。此外，第一光子脉冲102的脉冲中心103与第二光子脉冲104的脉冲中心105间隔开脉冲间隔距离DP。如图2所示，第一光子脉冲102和第二光子脉冲104之间的脉冲间隔距离大于每个光子脉冲102、104的时间脉冲宽度WP1、WP2，使得第一和第二光子脉冲102、104不会重叠。作为非限制性示例，时间脉冲宽度可以从约20ps到约200ps，例如，约30ps、40ps、50ps、60ps、70ps、80ps、90ps、100ps、110ps、120ps、120ps、130ps、140ps、150ps、160ps、170ps、180ps、190ps等。
现在参考图3A-4B，更详细地描绘了色散补偿光纤链路150。图3A和4A分别描绘了图1的色散补偿光纤链路150的实施例沿线A-A的横截面。具体而言，图3A描绘了包括芯152和围绕芯152的包层154的色散补偿光纤链路150'。图4A描绘了同样包括芯152和围绕芯152的包层154的色散补偿光纤链路150”，其进一步包括设置在包层154内的包层环155，包层环155将包层154分成位于包层环155和芯152之间的第一包层部分154a和第二包层部分154b。此外，图3B和4B分别描绘了作为图3A和3B的色散补偿光纤链路150'和150”的半径的函数的折射率的曲线图。
再次参考图3A和4A，芯152可以包括二氧化硅玻璃、聚合物等，并且可以掺杂有钾(K)、氯(Cl)、氟(F)或它们的组合。虽然不旨在受理论的限制，但是掺杂芯152可以降低芯152的粘度和假想温度(fictive temperature)。包层154包括外包层表面156并且可以包括纯二氧化硅、掺F二氧化硅、F(氟)/B(硼)共掺杂二氧化硅、低折射率聚合物等。给包层154掺杂F可以降低包层154的折射率。此外，包层154包括比芯152低的折射率以促进传播通过色散补偿光纤链路150的多个光子的全内反射。
在图3A和4A中描绘的实施例中，色散补偿光纤链路150'、150”包括单个芯152，然而在其他实施例中，色散补偿光纤链路150'、150”可以包括多个芯。在包括多个芯的实施例中，多个芯可以被自旋，并且色散补偿光纤链路150可以包括任何自旋配置，诸如单向自旋配置、双向自旋配置等。此外，在一些实施例中，色散补偿光纤链路150'、150”可以包括阶跃折射率分布、抛物线折射率分布、渐变折射率分布、三角形折射率分布等。
再次参考图3A和3B，色散补偿光纤链路150'的芯152可以包括从约1.5μm到约5μm(例如，2μm到约4μm、2.2μm到约3μm等)的半径R芯。例如，2.23μm、2.28μm、2.3μm、2.35μm、2.4μm、2.45μm、2.5μm、2.55μm、2.58μm、2.6μm、2.65μm、2.7μm、2.75μm、2.8μm、2.85μm、2.9μm、2.95μm等。色散补偿光纤链路150'的芯152包括折射率n1和相对折射率Δ1(其相对于纯二氧化硅的折射率ns并表示纯二氧化硅与芯152之间的折射率变化)。相对折射率Δ1包括(n1-ns)/ns。如上所述，芯152可以是纯二氧化硅玻璃或掺杂有Cl、或K或F的玻璃以降低损耗。作为非限制性示例，相对折射率Δ1可以从约-0.1到约0.2等，例如，-0.1、-0.05、0、0.05、0.1、0.15等。包层154包括折射率n2和相对折射率Δ2(其相对于纯二氧化硅的折射率ns并表示纯二氧化硅与芯152之间的折射率变化)。相对折射率Δ2包括(n2-ns)/ns。此外，n2<n1且Δ2<Δ1。作为非限制性示例，相对折射率Δ2可以从约-0.4到约-0.7等，例如，-0.45、-0.5、-0.55、-0.6、-0.65等。
此外，色散补偿光纤链路150'包括从约0.3到约0.8的芯152和包层154之间的相对折射率变化Δ，其中Δ＝Δ1-Δ2。作为非限制性示例，相对折射率变化Δ可以从约0.4到约0.7、0.5到约0.65等，例如，0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75等。此外，在芯152、包层154或两者中包括掺杂剂(例如，上掺杂剂或下掺杂剂)可以改变芯152和包层154之间的相对折射率，即，改变折射率变化Δ。如本文所使用的，“上掺杂剂”是相对于纯的未掺杂的SiO2具有提高折射率的倾向的掺杂剂，“下掺杂剂”是相对于纯的未掺杂的SiO2具有降低折射率的倾向的掺杂剂。
仍然参考图3A和3B，色散补偿光纤链路150'可以包括约1200nm或更小的截止波长，例如1150nm、1100nm、1050nm、1031nm、1025nm、1000nm、975nm、973nm、950nm、929nm、925nm、915nm、911nm、909nm、905nm、900nm、875nm、850nm、825nm、800nm等。虽然不旨在受理论的限制，但是截止波长为在该波长之上，不再在芯152内支持被引导的高阶模并且芯152成为仅支持基模的单模纤芯的波长。在操作中，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150'传播时，色散补偿光纤链路150'引起的模场直径为从约6.5μm到约10μm，例如，约7μm到约9.5μm、7.5μm到约9.0μm、7μm到约8.5μm等，诸如6μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm等。虽然不旨在受理论的限制，但模场直径是色散补偿光纤链路150'的芯152的基模的光学强度分布的横向范围。
此外，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150'传播时，色散补偿光纤链路150'引起的有效面积为从约30μm2到约70μm2，例如，约35μm2到约60μm2、约40μm2到约55μm2、约45μm2到约50μm2等，诸如30μm2、35μm2、40μm2、45μm2、50μm2、55μm2、60μm2、65μm2、70μm2、75μm2、80μm2等。虽然不旨在受理论的限制，但有效面积是横截面面积，在该横截面面积上沿色散补偿光纤链路150'传播的光的基模的电场能量分布在芯152内。例如，单模光纤的有效面积与芯152可以承载而不会引起非线性型信号损失的最大能量有关。
仍然参考图3A和3B，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150'传播时，色散补偿光纤链路150'引起该一个或多个光子的色散，其绝对色散率为约9ps/(nm)km或更小，例如，约8.6ps/(nm)km或更小、8.5ps/(nm)km或更小、8ps/(nm)km或更小、7.5ps/(nm)km或更小、7ps/(nm)km或更小、6.5ps/(nm)km或更小、6ps/(nm)km或更小、5.7ps/(nm)km或更小、5.5ps/(nm)km或更小、5ps/(nm)km或更小、4.5ps/(nm)km或更小、4.5ps/(nm)km或更小、4ps/(nm)km或更小、3.6ps/(nm)km或更小、3.5ps/(nm)km或更小、3ps/(nm)km或更小、2.5ps/(nm)km或更小、2ps/(nm)km或更小、1.5ps/(nm)km或更小、1.1ps/(nm)km或更小、1ps/(nm)km或更小、0.5ps/(nm)km或更小、0.1ps/(nm)km或更小等。虽然不旨在受理论的限制，但是绝对色散率是光子脉冲从脉冲中心103(图2)向外扩展的速率，例如，光子脉冲的时间脉冲宽度的增加速率。
此外，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150'传播时，色散补偿光纤链路150'引起的色散斜率为从约0.05ps/(nm2)km到约0.055ps/(nm2)km，例如，约0.051ps/(nm2)km到约0.054ps/(nm2)km，诸如约0.0515ps/(nm2)km、0.0516ps/(nm2)km、0.0518ps/(nm2)km、0.052ps/(nm2)km、0.0521ps/(nm2)km、0.0525ps/(nm2)km、0.053ps/(nm2)km、0.0535ps/(nm2)km、0.0538ps/(nm2)km等。虽然不旨在受理论的限制，但是色散斜率是绝对色散率随波长变化的速率。对于在宽波长窗口上的平坦色散，可能期望较小的色散斜率。此外，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150'传播时，色散补偿光纤链路150'产生的衰减率为约0.2dB/Km或更小，例如，约0.18dB/Km或更小，诸如约0.17dB/Km、0.16dB/Km、0.15dB/Km、0.14dB/Km、0.13dB/Km、0.12dB/Km等。虽然不旨在受理论的限制，但是衰减率是沿着色散补偿光纤链路150'传播的多个光子的强度损失(例如，光子损失)的速率。
下面的表1和表2分别列出了图3A和3B的色散补偿光纤链路150'的示例的属性。
表1：
Figure GDA0004065577930000081
表2：
Figure GDA0004065577930000091
现在参考图4A和4B，示意性地描绘了(图4A)并图示性地描绘了(图4B)色散补偿光纤链路150”，色散补偿光纤链路150”包括被设置在包层154内的包层环155，包层环155位于第一包层部分154a和第二包层部分154b之间。色散补偿光纤链路150”的芯152可以包括半径R芯为从约1.5μm到约5μm，例如，2μm到约4μm,2.2μm到约3μm,2.2μm到约2.8μm等，例如，2.23μm、2.28μm、2.3μm、2.35μm、2.4μm、2.45μm、2.5μm、2.55μm、2.58μm、2.6μm、2.65μm、2.7μm、2.75μm、2.8μm、2.85μm、2.9μm、2.95μm等。色散补偿光纤链路150”的第一包层部分154a包括从第一包层部分154a和包层环155的界面开始测量的半径R包；(RCLAD)，半径R包为从约3μm到约12μm，例如约4μm到约10μm、4.5μm到8.8μm等，诸如3μm、4μm、4.5μm、5μm、6μm、7μm、8μm、8.8μm、9μm、10μm、11μm、12μm等。仍然参考图4A和4B，色散补偿光纤链路150”的包层环155包括从包层环155和第二包层部分154b的界面开始测量的半径R环，半径R环为从约7μm到约13μm，例如，8μm到约12μm，以及约9μm到约11.5μm等，诸如，7μm、7.5um、8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm、11μm、11.4μm、11.5μm、12μm、12.5μm、13μm等。
仍然参考图4A和4B，色散补偿光纤链路150”的芯152包括折射率n1和相对折射率Δ1(其相对于纯二氧化硅的折射率ns并表示纯二氧化硅与芯152之间的折射率变化)。相对折射率Δ1包括(n1-ns)/ns。第一包层部分154a包括折射率n2和相对折射率Δ2(其相对于纯二氧化硅的折射率ns并表示纯二氧化硅与第一包层部分154a之间的折射率变化)。相对折射率Δ2包括(n2-ns)/ns。包层环155包括折射率n3和相对折射率Δ3(其相对于纯二氧化硅的折射率ns并表示纯二氧化硅与包层环155之间的折射率变化)。相对折射率Δ3包括(n3-ns)/ns。第二包层部分154b包括折射率n4和相对折射率Δ4(其相对于纯二氧化硅的折射率ns并表示纯二氧化硅与第二包层部分154b之间的折射率变化)。相对折射率Δ4包括(n4-ns)/ns。
此外，n1>n3>n4>n2且Δ1>Δ3>Δ4>Δ2。如上所述，芯152可以是纯二氧化硅玻璃或掺杂有Cl、或K或F的玻璃以降低损耗。作为非限制性示例，相对折射率Δ1可以从约-0.1到约0.2，例如，-0.1、-0.05、0、0.05、0.1、0.15等。第一包层部分154a、包层环155和第二包层部分154b可以各自包括掺杂有F的玻璃(例如，二氧化硅玻璃)用于降低它们各自的折射率。作为非限制性示例，相对折射率Δ2可以从约-0.2到约-0.7等，例如，-0.25、0.3、0.35、-0.45、-0.5、-0.55、-0.6、-0.65等。作为非限制性示例，相对折射率Δ3可以从约-0.1到约-0.5等，例如，-0.15、-0.2、-0.25、-0.3、-0.35、-0.4、-0.45等。作为非限制性示例，相对折射率Δ4可以从约-0.2到约-0.6等，例如，-0.25、0.3、0.35、-0.45、-0.5、-0.55、-0.6等。
此外，色散补偿光纤链路150”包括从约0.2到约0.6的芯152和第一包层部分154a之间的折射率变化Δ'，其中Δ'＝Δ1-Δ2。在一些实施例中，折射率变化Δ'可以从约0.4到约0.5，例如，0.25、0.3、0.35、0.4、0.41、0.43、0.45、0.47、0.49、5、5.5等。色散补偿光纤链路150”还包括从约0到约0.2的第一包层部分154a和包层环155之间的折射率变化Δ”(即，包层环155的折射率可以高于第一包层部分154a的折射率)，其中Δ”＝Δ3-Δ2。在一些实施例中，折射率变化Δ”可以为约0.02、0.05、0.1、0.12、0.15、0.18等。此外，色散补偿光纤链路150”包括从约0到约0.1的第一包层部分154a和第二包层部分154b之间的折射率变化Δ”'(即，第二包层部分154b的折射率可以高于第一包层部分154a的折射率)，其中Δ”'＝Δ4-Δ2。在一些实施例中，折射率变化Δ”'可以为约-0.02、-0.04、-0.05、-0.1等。
色散补偿光纤链路150”可以包括约1600nm或更小、1500nm或更小、1350nm或更小等的截止波长，例如，1550nm、1516nm、1500nm、1464nm、1450nm、1403nm、1400nm、1384nm、1350nm、1300nm、1250nm、1200nm、1150nm、1100nm、1050nm、1000nm、950nm、900nm、850nm、800nm等。此外，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150”传播时，色散补偿光纤链路150”引起包括约1550nm的波长的光子的模场直径为从约8μm到约12μm，例如，约9μm到约11μm、9.5μm到约10.5μm等，诸如8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、9.9μm、10μm、10.1μm、10.2μm、10.5μm、11μm、11.5μm、12μm等。
此外，在一些实施例中，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150”传播时，色散补偿光纤链路150”引起的有效面积为从约50μm2到约100μm2、60μm2到约90μm2、70μm2到约80μm2等，诸如50μm2、55μm2、60μm2、65μm2、70μm2、73.5μm2、74.3μm2、75μm2、76.8μm2、78.7μm2、80μm2、85μm2、90μm2、95μm2、100μm2等。此外，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150”传播时，色散补偿光纤链路150”引起色散，其绝对色散率为约9ps/(nm)km或更小，例如，约8.6ps/(nm)km或更小、8.5ps/(nm)km或更小、8ps/(nm)km或更小、7.5ps/(nm)km或更小、7ps/(nm)km或更小、6.5ps/(nm)km或更小、6ps/(nm)km或更小、5.7ps/(nm)km或更小、5.5ps/(nm)km或更小、5ps/(nm)km或更小、4.5ps/(nm)km或更小、4.5ps/(nm)km或更小、4ps/(nm)km或更小、3.8ps/(nm)km或更小、3.6ps/(nm)km或更小、3.5ps/(nm)km或更小、3ps/(nm)km或更小、2.5ps/(nm)km或更小、2ps/(nm)km或更小、1.5ps/(nm)km或更小、1.1ps/(nm)km或更小、1ps/(nm)km或更小、0.5ps/(nm)km或更小、0.1ps/(nm)km或更小等。
在一些实施例中，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150”传播时，色散补偿光纤链路150”引起色散，其色散斜率为从约0.05ps/(nm2)km到约0.1ps/(nm2)km、0.055ps/(nm2)km到约0.085ps/(nm2)km等，诸如约0.0525ps/(nm2)km、0.055ps/(nm2)km、0.0564ps/(nm2)km、0.0575ps/(nm2)km、0.06ps/(nm2)km、0.0625ps/(nm2)km、0.0645ps/(nm2)km、0.065ps/(nm2)km、0.0675ps/(nm2)km、0.0676ps/(nm2)km、0.07ps/(nm2)km、0.0725ps/(nm2)km、0.075ps/(nm2)km、0.0775ps/(nm2)km、0.08ps/(nm2)km、0.0825ps/(nm2)km、0.0834ps/(nm2)km、0.085ps/(nm2)km等。
此外，当包括约1550nm的波长的一个或多个光子沿着色散补偿光纤链路150”传播时，色散补偿光纤链路150”引起衰减，其衰减率为约0.2dB/Km或更小，例如，约0.18dB/Km或更小，诸如约0.17dB/Km、0.16dB/Km、0.15dB/Km、0.14dB/Km、0.13dB/Km、0.12dB/Km等。
下面的表3列出了示例色散补偿光纤链路150”的属性。
表3:
Figure GDA0004065577930000131
现在参考图5A-5C，示意性地描绘了量子密钥生成系统201的三个实施例，各自被配置为使用光子纠缠来传播量子密钥位信息。量子密钥生成系统201的每个实施例包括多个色散补偿光纤链路150，该多个色散补偿光纤链路150在一个或多个光子量子位发生器220和一个或多个光子检测器单元240之间延伸并光学地耦合该一个或多个光子量子位发生器220和该一个或多个光子检测器单元240。合并色散补偿光纤链路150可以增加量子密钥生成系统201的量子密钥比特率，因为色散补偿光纤链路150引起经过色散补偿光纤链路150传播的光子的低的绝对色散率和低衰减率。具体而言，色散补偿光纤链路150(例如，图3A和3B的色散补偿光纤链路150'以及图4A和4B的色散补偿光纤链路150”)被配置为使得由该一个或多个光子量子位发生器220输出的多个光子的量子密钥位信息能在一个或多个光子检测器单元240处以至少10Gbit/sec，例如20Gbit/sec、30Gbit/sec、40Gbit/sec、50Gbit/sec、75Gbit/sec、100Gbit/sec、150Gbit/sec、200Gbit/sec、250Gbit/sec、500Gbit/sec等的比特率被接收。
仍然参考图5A-5C，量子密钥生成系统201包括第一光子检测器单元240a、第二光子检测器单元240b以及第一和第二光子纠缠链210a、210b，每个光子纠缠链210a、210b在第一光子检测器单元240a和第二光子检测器单元240b之间延伸。光子纠缠链210a、210b各自包括该一个或多个光子量子位发生器220中的至少一个，该一个或多个光子量子位发生器220在第一光子检测器单元240a和第二光子检测器单元240b之间延伸，并使用色散补偿光纤链路150光学地耦合到第一光子检测器单元240a和第二光子检测器单元240b。第一和第二光子纠缠链210a、210b各自包括第一和第二终端(terminating)量子存储器264a、264b、266a、266b。每个光子纠缠链210a、210b的第一终端量子存储器264a、264b位于每个光子纠缠链210a、210b的第一端216并且光学地耦合到第一光子检测器单元240a；且每个光子纠缠链210a、210b的第二终端量子存储器266a、266b位于每个光子纠缠链210a、210b的第二端218并且光学地耦合到第二光子检测器单元240b。此外，量子密钥生成系统201在题为“Systems and Methods for Quantum Key Generation(用于量子密钥生成的系统和方法)”的美国专利No.9,313,180(其通过引用整体并入本文)以及题为“Systems andMethods for Quantum Key Generation”(用于量子密钥生成的系统和方法)的PCT申请No.PCT/US16/24854(其通过引用整体并入本文)中有更详细的描述。
现在参考图5A和5B，在一些实施例中，该一个或多个光子量子位发生器220可以包括一个或多个纠缠光子发生器222，该一个或多个纠缠光子发生器222在结构上被配置为生成光子纠缠对，例如，使用参数下转换过程。纠缠光子发生器222可以各自包括光学地耦合到非线性晶体的激光源。在其他实施中，纠缠光子发生器222可以在结构上被配置为使用四波混合过程，或生成光子纠缠对的任何方法或过程来生成光子纠缠对。此外，每个纠缠光子发生器222可以在结构上被配置为提供具有任何波长λ(例如，在约800nm和约1800nm之间，例如约1550nm)的纠缠光子。
如图5A和5B所描绘的，每个光子纠缠链210a、210b可以进一步包括至少一个量子中继器230，该至少一个量子中继器230光学地耦合到该一个或多个光子量子位发生器220(例如，该一个或多个纠缠光子发生器222)。每个量子中继器230在结构上被配置为使光子对纠缠。每个光子纠缠链210a、210b的量子中继器230可以夹在纠缠光子发生器222之间，使得每个纠缠光子发生器222位于两个量子中继器230之间或位于单个量子中继器230与终端量子存储器264a、264b、266a、266b中的一个之间，并且每个量子中继器230位于两个纠缠光子发生器222之间。作为一个示例，在操作中，单独的量子中继器230可以接收由两个不同的纠缠光子发生器222生成的单独的纠缠光子，并使所接收的光子纠缠。此外，在图5A所描绘的实施例中，单独的纠缠光子发生器222位于每个光子纠缠链210a、210b的第一端216和第二端218之间的起始位置214处，并且在图5B所描绘的实施例中，单独的量子中继器230位于每个光子纠缠链210a、210b的第一端216和第二端218之间的起始位置处。
仍然参考图5A和5B，每个量子中继器230包括两个量子存储器232和纠缠光学器件234。纠缠光学器件234可以包括两个或多个纠缠路径236，该两个或多个纠缠路径236光学地耦合到两个量子存储器232和两个纠缠检测器235，并且在两个量子存储器232和两个纠缠检测器235之间延伸。在一些实施例中，两个或多个纠缠路径236可以包括波导，例如，如上所述的色散补偿光纤链路150、150'、150”。此外，纠缠检测器235可以包括单光子检测器，例如，超导纳米线单光子检测器。纠缠检测器235还可以包括低噪声光电二极管。纠缠光学器件234还包括分束器238，该分束器238被定位使得每个纠缠路径236横穿分束器238。例如，由量子存储器232输出的斯托克斯(Stokes)光子对或反斯托克斯(anti-Stokes)光子对沿着纠缠路径236行进并且可以横穿分束器238。
虽然不旨在受理论的限制，但在操作中，每个量子存储器232被配置为接收光子(例如，由纠缠光子发生器222或另一个量子中继器230输出的光子)，并经由非线性光学过程吸收光子，从而将量子存储器232的电子激发到激发态。然后，在一段时间后，电子返回基态并且释放光子(例如，斯托克斯光子或反斯托克斯光子)。虽然不旨在受理论的限制，但是在每个量子存储器232吸收和释放光子的该过程中，光子保持其量子性质，诸如其相干性。此外，纠缠光学器件234在结构上被配置为当由每个量子存储器232输出的单独的光子(例如，斯托克斯光子或反斯托克斯光子)同时横穿分束器238时，使光子对纠缠。
现在参考图5C，在一些实施例中，该一个或多个光子量子位发生器220可以包括一个或多个量子中继器230，该一个或多个量子中继器230被设置在每个光子纠缠链210a、210b的第一和第二终端量子存储器264a、264b、266a、266b之间。尽管在图5C所描绘的量子密钥生成系统201中所描绘的每个光子纠缠链210a、210b中设置了一个量子中继器230，但是每个光子纠缠链210a、210b可以包括任意数量的量子中继器230，该任意数量的量子中继器230相邻地放置，并使用色散补偿光纤链路150光学地耦合。虽然不旨在受理论的限制，但是量子中继器230被配置为纠缠和输出光子，例如，单独的量子中继器230可以被光学地耦合到附加的量子中继器230和/或终端量子存储器264a、264b、266a、266b，使得由单独的量子中继器230的量子存储器232释放的光子可以经由纠缠光学器件234纠缠，然后这些释放的光子中的至少一个(例如，斯托克斯或反斯托克斯光子)可以被相邻的量子中继器230或终端量子存储器264a、264b、266a、266b接收。在其中该一个或多个光子量子位发生器220包括量子中继器230的图5C所描绘的实施例中，每个光子纠缠链210a、220b可以以针对量子中继器的DLCZ协议在结构上进行配置，如Duan等人，《自然》(Nature)，414，2001年11月22日，第413-418页所述，并且如Sangouard等人，“Quantum repeaters based on atomicensembles and linear optics(基于原子团和线性光学的量子中继器)”，《现代物理学评论》(Review of Modern Physics)，第83卷，2011年，第34-73页所述。
如以上关于图2所述，色散补偿光纤链路150可以被配置为优化沿着色散补偿光纤链路150传播的光子脉冲的时间脉冲宽度。再次参考图5A-5C，沿着色散补偿光纤链路150传播的光子的时间脉冲宽度可以由色散补偿光纤链路150的具体配置控制，使得由单独的量子中继器230接收的两个光子包括相同或相似的时间脉冲宽度。这使得由量子存储器232输出的横穿分束器238的光子之间的时间重叠最大化，从而提高了单独的量子中继器230的纠缠成功率。例如，在不与相邻光子脉冲重叠的情况下(例如，在不与相同色散补偿光纤链路150内的第二脉冲重叠的情况下)加宽每个光子脉冲的时间脉冲宽度可以增加量子中继器230处的光子的纠缠成功率。例如，重叠积分Ф可以被用于基于在光子传播经过分束器238时光子的时间重叠，数学地量化量子中继器230处的纠缠交换过程，其中
Figure GDA0004065577930000171
Figure GDA0004065577930000172
表示第一光子的脉冲时间分布，/>
Figure GDA0004065577930000173
表示第二光子的脉冲时间分布。虽然不旨在受理论的限制，但是如果Ф为1，则纠缠交换过程是纯的，并且将在纠缠检测器235中的一个处一起检测光子；并且如果Ф<1，则纠缠交换过程将不是纯的并且纠缠交换过程的纯度(例如，纠缠成功率)可以由熵∫＝(.5Φ)log2(.5Φ))数学地描述。具有重叠的时间脉冲宽度和相似的光谱宽度(即，相似的时间和光谱脉冲形状)的两个光子的同时到达可以导致重叠积分Ф为约1。使用本文所述的色散补偿光纤链路150来光学地耦合量子密钥生成系统201的组件可以增大量子中继器230的重叠积分Ф，使得重叠积分Ф接近1。
再次参考图5A-5C，量子密钥生成系统201可以包括位于第一端216和第二端218之间的附加量子中继器230和/或附加纠缠光子发生器222。在图5A和5B所描绘的实施例中，附加量子中继器230和附加纠缠光子发生器222可以交替设置。每个附加量子中继器230可以被设置在相邻的纠缠光子发生器222之间，并使用色散补偿光纤链路150光学地耦合到相邻的纠缠光子发生器222。每个附加纠缠光子发生器可以被设置在附加量子中继器230和另一个附加量子中继器230或单独的终端量子存储器264a、264b、266a、266b中的一个之间，并使用色散补偿光纤链路150光学地耦合到该附加量子中继器230和另一个附加量子中继器230或单独的终端量子存储器264a、264b、266a、266b中的该一个。此外，在图5C所描绘的实施例中，多个量子中继器230可以在第一端216和第二端218之间被光学地耦合在一起。可以设想使用色散补偿光纤链路150光学地耦合的任何数量的附加量子中继器230和附加纠缠光子发生器222，以增加光子纠缠链210a、210b的长度，同时使沿着光子纠缠链210a、210b的信号衰减最小化。
另外，光学地耦合到任何一个单独的量子中继器230或纠缠光子生成器222的色散补偿光纤链路对150可以包括基本相等的芯长度，使得单独的量子中继器230可以同时接收由相邻的量子中继器230或纠缠光子生成器222输出的单独的光子。如图5A和5B所描绘的，在一些实施例中，色散补偿光纤链路对150可以包括逐渐拉长的芯长度，例如，长度L和L'，其中L'>L，该色散补偿光纤链路对150光学地耦合到从每个光子缠结链210a、210b的起始位置214逐渐向外定位的每个单个量子中继器230或纠缠光子产生器222。
因此，在操作中，当由每个光子量子位发生器220(例如，图5A和5B的纠缠光子生成器222或图5C的量子中继器230)同时输出光子纠缠对时，在较靠近每个光子纠缠链210a、210b的起始位置214定位的量子中继器230接收光子并使光子纠缠之后，从每个光子缠结链210a、210b的起始位置214逐渐向外定位的每个量子中继器230接收相邻光子量子位发生器220输出的光子。因此，在离开每个光子纠缠链210a、210b的起始位置214的方向上行进的光子在横穿色散补偿光纤链路150时变得纠缠。这生成了纠缠交换的级联链，使得由单独的光子纠缠链210a、210b的第一端216处的终端量子存储器264a、264b、266a、266b接收的光子在到达时，与由相同的光子纠缠链210a、210b的第二端218处的终端量子存储器264a、264b、266a、266b接收的光子纠缠。
仍然参考图5A-5C，第一和第二终端量子存储器264a、264b、266a、266b可以分别位于光子纠缠链210a、210b的第一和第二端216、218处。两个光子纠缠链210a、210b中的每一个的第一和第二终端量子存储器264a、264b、266a、266b形成第一和第二交叉链量子中继器260、262，其包括光学地耦合到第一和第二光子检测器单元240a、240b的终端纠缠光学器件270。第一和第二交叉链量子中继器260、262可以在结构上被配置为生成可测量纠缠粒子，并且第一和第二光子检测器单元240a、240b可以在结构上被配置为接收可测量纠缠粒子。
在一些实施例中，终端纠缠光学器件270可以包括与量子中继器230的纠缠光学器件234相同的组件，并且可以位于光子纠缠链210a、210b的第一端216和第二端218处。终端纠缠光学器件270包括一个或多个纠缠路径272，该一个或多个纠缠路径272在终端量子存储器264a、264b、266a、266b和光子检测器单元240a、240b之间延伸，并光学地耦合到终端量子存储器264a、264b、266a、266b和光子检测器单元240a、240b。在一些实施例中，该一个或多个纠缠路径272可以包括波导，例如，如上所述的色散补偿光纤链路150、150'、150”。终端纠缠光学器件270进一步包括分束器274，该分束器274被定位成使得每个纠缠路径212a、212b横穿分束器274。此外，终端纠缠光学器件270在结构上被配置为在由终端量子存储器264a、264b、266a、266b输出的粒子同时横穿分束器274时使粒子对纠缠。
在操作中，交叉链量子中继器260、262使来自每个光子纠缠链210a、210b的光子纠缠。在操作中，第一和第二交叉链量子中继器260、262在结构上被配置为接收由每个光子纠缠链210a、210b的纠缠光子发生器222和/或量子中继器230输出的光子，使接收到的光子纠缠，并生成可由光子检测器单元240a、240b测量的可测量纠缠粒子。因此，当光子到达第一和第二终端量子存储器264a、264b、266a、266b时，到达相应光子纠缠链210a，210b的第一终端量子存储器264a、264b的光子可以与到达同一光子纠缠链210a、210b的第二终端量子存储器266a、266b的光子纠缠。此外，交叉链量子中继器260、262被配置为使用与以上关于上述量子存储器232描述的相同的纠缠操作使接收到的光子纠缠并生成可测量的纠缠粒子。
仍然参考图5A-5C，第一和第二光子检测器单元240a、240b在结构上被配置为接收分别由第一和第二交叉链量子中继器260、262生成的可测量纠缠粒子。在一些实施例中，每个光子检测器单元240a、240b包括一对光子检测器，该一对光子检测器被定位成与终端量子存储器264a、264b、266a、266b和/或终端纠缠光学器件270光学对准，使得由单独的终端量子存储器264a、264b、266a、266b生成的粒子由单独的光子检测器接收。另外，光子检测器单元240a、240b可以包括一个或多个低噪声光电二极管和/或一个或多个单光子检测器，诸如例如，一个或多个超导纳米线单光子检测器。在一些实施例中，光子检测器单元240a、240b可以包括与纠缠检测器235a、235b相同的检测器；然而，可以设想设置在量子密钥生成系统201中的检测器的任何组合。
在操作中，由第一和第二个交叉链量子中继器260、262生成的可测量纠缠粒子被终端纠缠光学器件270纠缠，使得每个光子检测器单元240a、240b测量可测量纠缠粒子的相关纠缠粒子特性。由每个光子检测器单元240a、240b接收的可测量纠缠粒子共享量子状态，使得在第一端216处的相关纠缠粒子特性的测量与在第二端218处的相关纠缠粒子特性的测量相关。相关纠缠粒子特性可以包括可测量纠缠粒子的任何可测量量子特性，例如，线性极化、圆极化、自旋、平移动量、轨道角动量等。
由每个光子检测器单元240a、240b测量的相关纠缠粒子特性可以被转换成相关量子密钥位。每个相关量子密钥位可以包括二进制位，例如，“1”位或“0”位。在一些实施例中，由每个光子检测器单元240a、240b测量的相关纠缠粒子特性可以包括协调(coordinate)纠缠粒子特性，使得在每个光子检测器单元处产生的每个相关量子密钥位包括匹配的二进制位。例如，当光子检测器单元240a测量包括“0”位的协调纠缠特性时，光子检测器单元240b也可以测量包括“0”位的协调纠缠特性。在其他实施例中，由每个光子检测器单元240a、140b测量的相关纠缠粒子特性包括正交纠缠粒子特性，使得在每个光子检测器单元处产生的每个相关量子密钥位包括相反的二进制位。例如，当光子检测器单元240a测量包括“0”位的正交纠缠特性时，光子检测器单元240b也测量包括“1”位的正交纠缠特性。
在一些实施例中，例如，在有或没有将相关纠缠粒子特性转换成相关量子密钥位的情况下，相关纠缠粒子特性可以包括任何量子信息。例如，光子纠缠链210a、210b在结构上被配置为在分开的位置之间传送任何量子信息，例如，通过生成包括纠缠量子态的粒子并将纠缠量子态传输到分开的位置并在分开的位置之间传输。在一些实施例中，光子纠缠链210a、210b可以在结构上被配置为操作用于传送量子信息的一次性密钥。在非限制性示例中，量子通信可以包括可测量纠缠粒子的任何可测量量子特性，例如，线性极化、圆极化、自旋、平移动量、轨道角动量等。
此外，在操作中，多个迭代转换的相关量子密钥位可以在每个光子检测器单元240a、240b处形成量子密钥。例如，每个光子检测器单元240a、240b可以将所接收的相关量子位信息迭代地转换成一组相关二进制位，使得每个光子检测器单元240a、240b可以接收与由另一个光子检测器单元240a、240b接收的量子密钥相关的量子密钥。这允许量子密钥被用作密码密钥，使得第一端216和第二端218之间通过经典通信通道(例如，图1的通信网络190的信号通道195)的通信可以用量子密钥加密。另外，一些实施例可以包括电子存储设备，该电子通信设备通信地耦合到光子检测器单元240a、240b，并在结构上被配置为电子地存储相关量子密钥位。在其他实施例中，光子检测器单元240a、240b可以在结构上被配置为电子地存储量子密钥。
现在参考图6，量子密钥生成系统301被配置为在没有光子纠缠的情况下传播量子密钥位信息，并且包括光子量子位发生器320，该光子量子位发生器320使用如上所述的色散补偿光纤链路150中的一个或多个光学地耦合到光子检测器单元340。合并色散补偿光纤链路150可以增加量子密钥生成系统301的量子密钥比特率，因为色散补偿光纤链路150引起经过色散补偿光纤链路150传播的光子的低的绝对色散率和低衰减率。具体而言，色散补偿光纤链路150(例如，图3A和3B的色散补偿光纤链路150'以及图4A和4B的色散补偿光纤链路150”)被配置为使得由光子量子位发生器320输出的多个光子的量子密钥位信息能在光子检测器单元340处以至少10Gbit/sec，例如20Gbit/sec、30Gbit/sec、40Gbit/sec、50Gbit/sec、75Gbit/sec、100Gbit/sec、150Gbit/sec、200Gbit/sec、250Gbit/sec、500Gbit/sec等的比特率被接收。
光子量子位发生器320可以包括光学地耦合到调制器的激光器。光子量子位发生器320的激光器可以被配置为以比量子密钥生成系统201的纠缠光子发生器222和量子中继器230更快的比特率输出大量光子。光子检测器单元340可以包括一个或多个单光子检测器，和/或一个或多个单光子检测器，诸如例如，一个或多个超导纳米线单光子检测器、碳纳米线检测器等。在操作中，量子密钥生成系统301可以执行任何已知或待研发的基于非纠缠的量子通信协议，诸如BB84协议、E91协议等。
仍然参考图6，量子密钥生成系统301可以进一步包括光学地耦合到光子位发生器320的衰减器380，例如，位于光子量子密钥位发生器320和光子检测器单元340之间并光学地耦合到光子量子密钥位发生器320和光子检测器单元340。衰减器380在结构上被配置为使由光子量子位发生器320输出的多个光子的子集衰减。量子密钥生成系统301还可以包括偏振器382、偏振控制器384、偏振保持连接器386、相位调制器388或它们的组合，它们各自位于衰减器380和光子检测器单元340之间并光学地耦合到衰减器380和光子检测器单元340。这些组件中的每一个可以光学地耦合到相邻放置的光学组件，从而使用如上所述的色散补偿光纤链路150光学地耦合到光子密钥位发生器320和光子检测器单元340。
本文公开的技术的主要应用是至少部分归因于量子通信的性质和机制的量子密钥位信息的通信。然而，从以上公开中可以很好地理解，其他和/或附加信息可以经由本文公开的技术很好地通信，并且本文中关于量子密钥位信息的通信的权利要求和公开可以一般化为信息和量子信息的通信。
为了描述和限定本发明技术，注意本文中提到的作为参数或另一变量的“函数”的变量并不旨在表示该变量仅是所列举的参数或变量的函数。相反，在本文中引用作为所列参数的“函数”的变量旨在是开放式的，使得该变量可以是单个参数或多个参数的函数。
还应注意，本文中对“至少一个”组件、元件等等的记载不应当用于推断冠词“一”或“一个”仅限于单个组件、元件等等。
注意到，本文中对本公开的部件以特定方式“配置”以使特定属性具体化、或以特定方式起作用的叙述都是结构性的叙述，与期望用途的叙述相对。更具体地，本文提到组件“配置”的方式是指所述组件的存在的物理条件，并且同样地被作为组件的结构特征的明确表述。
出于描述和定义本发明技术的目的，注意在本文中采用术语“基本上”和“约”来表示可归因于任何定量比较、数值、测量、或其它表示的固有不确定度。本文还采用术语“基本上”和“约”来表示定量表示可以偏离规定参考值而不会导致所讨论的主题的基本功能改变的程度。
在已经详细描述本公开主题并参考其特定实施例的情况下，应注意本文中公开的各个细节不应被用于暗示这些细节涉及作为本文中描述的各实施例的基本组件的元件，即使在特定元件在说明书附图的每一幅图中示出的情况下也是如此。此外，显而易见的是，修改和变化而不脱离包括但不限于所附权利要求书所限定的实施例的本公开的范围是可能的。更具体地，虽然本公开的一些方面在本文中被标识为优选的或特别有优势的，但可构想本公开不一定限于这些方面。
注意，所附权利要求中的一项或多项使用术语“其中”作为过渡短语。出于限定本发明技术的目的，应注意该术语是作为开放式的过渡短语而被引入所附权利要求中的，该开放式的过渡短语用于引入对所述结构的一系列特性的记载，且应当按照与更常用的开放式前序术语“包括”相似的方式进行解释。

Claims (41)

1.一种量子通信系统，包括：
量子密钥生成系统，包括光子量子位发生器、色散补偿光纤链路和光子检测器单元；以及
通信网络，包括信号发生器、信号通道和信号接收器；其中：
所述色散补偿光纤链路在所述光子量子位发生器和所述光子检测器单元之间延伸并光学地耦合所述光子量子位发生器和所述光子检测器单元；
所述光子量子位发生器在结构上被配置为输出多个光子，所述多个光子中的每个包括量子密钥位信息；
所述光子检测器单元在结构上被配置为接收所述多个光子的所述量子密钥位信息；
所述信号通道在所述信号发生器和所述信号接收器之间延伸并通信地耦合所述信号发生器和所述信号接收器；
所述信号发生器在结构上被配置为输出包括一个或多个信号位的信号；
所述信号接收器通信地耦合到所述光子检测器单元，并且在结构上被配置为在接收到所述信号时将所述一个或多个信号位与所述量子密钥位信息进行比较；以及
所述色散补偿光纤链路包括芯和围绕所述芯的包层，并且在结构上被配置为以9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起包括1550nm的波长的光子的色散，并以0.18dB/Km或更小的衰减率引起包括1550nm的波长的所述光子的衰减，使得由所述光子量子位发生器输出的所述多个光子的所述量子密钥位信息能在所述光子检测器单元处以至少10Gbit/sec的比特率被接收，
其中，所述包层包括第一包层部分、第二包层部分、以及设置在所述第一包层部分和所述第二包层部分之间的包层环，且
所述芯包括相对折射率Δ1，所述第一包层部分包括相对折射率Δ2，且所述包层环包括相对折射率Δ3，其中Δ1>Δ3>Δ2。
2.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述芯包括二氧化硅玻璃。
3.如权利要求2所述的量子通信系统，其特征在于，所述芯的所述二氧化硅玻璃掺杂有K、Cl、F或它们的组合。
4.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括阶跃折射率分布。
5.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括抛物线折射率分布。
6.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述芯包括从2.2μm到3μm的半径。
7.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，Δ1从-0.1到0.2，其中：
Δ1包括(n1-ns)/ns；
n1包括所述芯的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
8.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括从7.5μm到9.0μm的模场直径。
9.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括从40μm2到55μm2的有效面积。
10.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括从0.051ps/(nm2)km到0.054ps/(nm2)km的色散斜率。
11.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，Δ2从-0.2到-0.7，其中：
Δ2包括(n2-ns)/ns；
n2包括所述第一包层部分的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
12.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，Δ3从-0.1到-0.5，其中：
Δ3包括(n3-ns)/ns；
n3包括所述包层环的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
13.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述第二包层部分包括从-0.2到-0.6的相对折射率Δ4，其中：
Δ4包括(n4-ns)/ns；
n4包括所述第二包层部分的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
14.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括1500nm或更小的截止波长。
15.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括从9.5μm到10.5μm的模场直径。
16.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括从70μm2到80μm2的有效面积。
17.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路包括从0.055ps/(nm2)km到0.085ps/(nm2)km的色散斜率。
18.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述量子密钥生成系统进一步包括衰减器，所述衰减器光学地耦合到所述光子量子位发生器，并且在结构上被配置为使由所述光子量子位发生器输出的所述多个光子的子集衰减。
19.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于：
所述光子检测器单元包括第一光子检测器单元；
所述量子密钥生成系统进一步包括第二光子检测器单元和两个光子纠缠链，所述两个光子纠缠链在所述第一光子检测器单元和所述第二光子检测器单元之间延伸；以及
每个光子纠缠链包括至少一个光子量子位发生器，以及第一和第二终端量子存储器，所述第一和第二终端量子存储器分别光学地耦合到所述第一光子检测器单元和所述第二光子检测器单元。
20.如权利要求19所述的量子通信系统，其特征在于，每个光子纠缠链的所述至少一个光子量子位发生器包括量子中继器。
21.如权利要求20所述的量子通信系统，其特征在于，所述量子中继器包括：
两个量子存储器和纠缠光学器件；
所述纠缠光学器件包括两个或多个纠缠路径，所述纠缠路径光学地耦合到所述两个量子存储器和两个纠缠检测器，并且在所述两个量子存储器和所述两个纠缠检测器之间延伸；
所述纠缠光学器件包括分束器，所述分束器被定位成使得每个纠缠路径横穿所述分束器；以及
所述纠缠光学器件在结构上被配置为在由所述量子存储器输出的粒子同时横穿所述分束器时，使粒子对纠缠。
22.如权利要求19所述的量子通信系统，其特征在于，每个光子纠缠链的所述至少一个光子量子位发生器包括纠缠光子发生器。
23.如权利要求22所述的量子通信系统，其特征在于，每个光子纠缠链进一步包括光学地耦合到所述纠缠光子发生器的一个或多个量子中继器。
24.如权利要求19所述的量子通信系统，其特征在于，所述第一和第二终端量子存储器分别位于所述光子纠缠链的第一端和第二端处；
所述两个光子纠缠链中的每个的所述第一和第二终端量子存储器分别形成第一和第二交叉链量子中继器，以在所述交叉链量子中继器处生成可测量纠缠粒子；以及
所述第一和第二光子检测器单元在结构上被配置为分别接收由所述第一和第二交叉链量子中继器生成的所述可测量纠缠粒子。
25.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述光子检测器单元包括单光子检测器。
26.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路在结构上被配置为使得由所述光子量子位发生器输出的所述多个光子的所述量子密钥位信息能在所述光子检测器单元处以至少50Gbit/sec的比特率被接收。
27.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路在结构上被配置为使得由所述光子量子位发生器输出的所述多个光子的所述量子密钥位信息能在所述光子检测器单元处以至少100Gbit/sec的比特率被接收。
28.一种量子密钥生成系统，包括：
色散补偿光纤链路，所述色散补偿光纤链路在光子量子位发生器和光子检测器单元之间延伸，并光学地耦合所述光子量子位发生器和所述光子检测器单元，其中：
所述色散补偿光纤链路包括芯和围绕所述芯的包层，并且在结构上被配置为以9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起包括1550nm的波长的光子的色散，并以0.18dB/Km或更小的衰减率引起包括1550nm的波长的所述光子的衰减，使得由所述光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在所述光子检测器单元处以至少10Gbit/sec的比特率被接收，
其中，所述包层包括第一包层部分、第二包层部分、以及设置在所述第一包层部分和所述第二包层部分之间的包层环，且
所述芯包括相对折射率Δ1，所述第一包层部分包括相对折射率Δ2，且所述包层环包括相对折射率Δ3，其中Δ1>Δ3>Δ2。
29.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述芯包括二氧化硅玻璃。
30.如权利要求29所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述芯的所述二氧化硅玻璃掺杂有K、Cl、F或它们的组合。
31.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述芯包括从2.2μm到3μm的半径。
32.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，Δ1从-0.1到0.2，其中：
Δ1包括(n1-ns)/ns；
n1包括所述芯的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
33.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，Δ2从-0.2到-0.7，其中：
Δ2包括(n2-ns)/ns；
n2包括所述第一包层部分的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
34.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，Δ3从-0.1到-0.5，其中：
Δ3包括(n3-ns)/ns；
n3包括所述包层环的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
35.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述第二包层部分包括从-0.2到-0.6的相对折射率Δ4，其中：
Δ4包括(n4-ns)/ns；
n4包括所述第二包层部分的折射率；并且
ns包括纯二氧化硅的折射率。
36.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路在结构上被配置为使得由所述光子量子位发生器输出的所述多个光子的所述量子密钥位信息能在所述光子检测器单元处以至少50Gbit/sec的比特率被接收。
37.如权利要求28所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述色散补偿光纤链路在结构上被配置为使得由所述光子量子位发生器输出的所述多个光子的所述量子密钥位信息能在所述光子检测器单元处以至少100Gbit/sec的比特率被接收。
38.一种量子密钥生成系统，包括
两个光子纠缠链，
多个色散补偿光纤链路；以及
两个光子检测器单元；其中：
每个光子纠缠链在所述两个光子检测器单元之间延伸；
每个光子纠缠链包括使用所述多个色散补偿光纤链路光学地耦合的至少一个光子量子位发生器以及第一和第二终端量子存储器；
所述第一和第二终端量子存储器分别位于所述光子纠缠链的第一端和第二端处；
所述两个光子纠缠链中的每个的所述第一和第二终端量子存储器分别形成第一和第二交叉链量子中继器，以在所述交叉链量子中继器处生成可测量纠缠粒子，以及
所述第一和第二光子检测器单元在结构上被配置为分别接收由所述第一和第二交叉链量子中继器生成的所述可测量纠缠粒子；
所述多个色散补偿光纤链路中的每一个包括芯和围绕所述芯的包层；
所述包层包括第一包层部分、第二包层部分、以及设置在所述第一包层部分和所述第二包层部分之间的包层环；且
所述芯包括相对折射率Δ1，所述第一包层部分包括相对折射率Δ2，且所述包层环包括相对折射率Δ3，其中Δ1>Δ3>Δ2。
39.如权利要求38所述的量子密钥生成系统，其特征在于：
所述多个色散补偿光纤链路在结构上被配置为以9ps/(nm)km或更小的绝对色散率引起包括1550nm的波长的光子的色散，并以0.18dB/Km或更小的衰减率引起包括1550nm的波长的所述光子的衰减，使得由每个光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在所述第一或第二光子检测器单元处以至少10Gbit/sec的比特率被接收。
40.如权利要求38所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述多个色散补偿光纤链路在结构上被配置为使得由每个光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在所述第一或第二光子检测器单元处以至少50Gbit/sec的比特率被接收。
41.如权利要求38所述的量子密钥生成系统，其特征在于，所述多个色散补偿光纤链路在结构上被配置为使得由每个光子量子位发生器输出的多个光子的量子密钥位信息能在所述第一或第二光子检测器单元处以至少100Gbit/sec的比特率被接收。
CN201880028684.2A 2017-03-01 2018-03-01 量子通信系统和量子密钥生成系统 Active CN110574310B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762465423P 2017-03-01 2017-03-01
US62/465,423 2017-03-01
PCT/US2018/020350 WO2018160781A1 (en) 2017-03-01 2018-03-01 Quantum communication systems having dispersion compensating optical fiber links

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110574310A CN110574310A (zh) 2019-12-13
CN110574310B true CN110574310B (zh) 2023-06-23

Family

ID=63370491

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880028684.2A Active CN110574310B (zh) 2017-03-01 2018-03-01 量子通信系统和量子密钥生成系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11218226B2 (zh)
EP (1) EP3590207A4 (zh)
CN (1) CN110574310B (zh)
TW (1) TWI766951B (zh)
WO (1) WO2018160781A1 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3590207A4 (en) 2017-03-01 2021-01-06 Corning Incorporated QUANTUM COMMUNICATION SYSTEMS WITH DISPERSION COMPENSATED OPTICAL FIBER LINKS
US10680807B2 (en) * 2017-05-30 2020-06-09 Ut-Battelle Llc Quantum self-authenticating timing system
US11290192B2 (en) * 2018-02-15 2022-03-29 Corning Incorporated Quantum communication methods and systems for mitigating the detector dead time of photon detectors
US11431419B2 (en) 2018-11-27 2022-08-30 Corning Incorporated Quantum key distribution systems having low loss dispersion limiting fibers
US11895232B1 (en) * 2019-10-04 2024-02-06 Wells Fargo Bank, N.A. Systems and methods for quantum entanglement authentication
US11595199B2 (en) * 2019-11-18 2023-02-28 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Northern Arizona University Secure multi-state quantum key distribution with wavelength division multiplexing
CN110880971B (zh) * 2019-11-22 2021-01-08 中南大学 基于啁啾的连续变量量子密钥分发方法及分发系统
US20210247564A1 (en) * 2020-02-03 2021-08-12 Corning Incorporated Low loss and low dispersion optical fiber for data center optical communication
WO2023145206A1 (ja) * 2022-01-31 2023-08-03 株式会社フジクラ 光伝送路及び光コネクタ
CN115390335B (zh) * 2022-11-01 2023-01-31 济南量子技术研究院 一种量子纠缠源的补偿装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101111977A (zh) * 2005-02-17 2008-01-23 Jds尤尼弗思公司 用于可变段长度wdm光通信系统的光放大系统
CN101118301A (zh) * 2007-07-19 2008-02-06 长飞光纤光缆有限公司 在长波长具有色散平坦特性的高非线性光子晶体光纤
US8855316B2 (en) * 2008-01-25 2014-10-07 Qinetiq Limited Quantum cryptography apparatus
US9313180B1 (en) * 2015-03-31 2016-04-12 Corning Incorporated Systems and methods for quantum key generation
WO2016204847A2 (en) * 2015-03-31 2016-12-22 Corning Incorporated Systems and methods for quantum key generation

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466721B1 (en) * 1999-07-19 2002-10-15 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Dispersion compensating optical fiber and optical transmission line
CA2398716A1 (en) * 2000-01-31 2001-08-09 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Wavelength dispersion compensation module and optical transmission system including the same
US6445864B2 (en) * 2000-03-24 2002-09-03 Corning Incorporated Dispersion compensating optical fiber
JP2005173530A (ja) * 2003-11-17 2005-06-30 Osaka Industrial Promotion Organization 光信号処理方法及び装置、非線形光ループミラーとその設計方法並びに光信号変換方法
US7099543B2 (en) 2003-11-26 2006-08-29 Corning Incorporated High SBS threshold NZDS optical fiber
US7024083B2 (en) * 2004-02-20 2006-04-04 Corning Incorporated Non-zero dispersion shifted optical fiber
US7869680B2 (en) * 2004-07-02 2011-01-11 Olambda, Inc. Nonlinearity compensation in a fiber optic communications system
US7272287B2 (en) * 2005-05-11 2007-09-18 Fitel Usa Corp Optical fiber filter for suppression of amplified spontaneous emission
CN101583891A (zh) * 2005-11-23 2009-11-18 康宁股份有限公司 低衰减非零色散位移光纤
JP4775919B2 (ja) * 2006-08-04 2011-09-21 三菱電機株式会社 量子通信装置及び量子通信システム及び量子通信方法
GB201001422D0 (en) * 2010-01-29 2010-03-17 Hewlett Packard Development Co Quantum key distribution method and apparatus
FR2980933B1 (fr) * 2011-09-30 2016-12-23 Centre Nat De La Rech Scient - Cnrs Methode et dispositif de synchronisation de sources d'intrication pour reseau de communication quantique
WO2015050623A2 (en) * 2013-07-16 2015-04-09 Los Alamos National Security, Llc Long-haul high rate quantum key distribution
JP6255772B2 (ja) * 2013-07-29 2018-01-10 住友電気工業株式会社 光ファイバおよび光伝送システム
GB2534109B (en) * 2014-06-23 2018-09-26 Toshiba Res Europe Limited A quantum communication system
EP3590207A4 (en) 2017-03-01 2021-01-06 Corning Incorporated QUANTUM COMMUNICATION SYSTEMS WITH DISPERSION COMPENSATED OPTICAL FIBER LINKS

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101111977A (zh) * 2005-02-17 2008-01-23 Jds尤尼弗思公司 用于可变段长度wdm光通信系统的光放大系统
CN101118301A (zh) * 2007-07-19 2008-02-06 长飞光纤光缆有限公司 在长波长具有色散平坦特性的高非线性光子晶体光纤
US8855316B2 (en) * 2008-01-25 2014-10-07 Qinetiq Limited Quantum cryptography apparatus
US9313180B1 (en) * 2015-03-31 2016-04-12 Corning Incorporated Systems and methods for quantum key generation
WO2016204847A2 (en) * 2015-03-31 2016-12-22 Corning Incorporated Systems and methods for quantum key generation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Experimental realization of quantum cryptosystem over 87 km;T. Hasegawa;《Postconference Digest Quantum Electronics and Laser Science》;20040405;全文 *
光纤Sagnac干涉仪中单光子干涉及路由控制;吴光;《物理学报》;20040312;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
TWI766951B (zh) 2022-06-11
EP3590207A4 (en) 2021-01-06
CN110574310A (zh) 2019-12-13
TW201836294A (zh) 2018-10-01
EP3590207A1 (en) 2020-01-08
WO2018160781A1 (en) 2018-09-07
US11218226B2 (en) 2022-01-04
US20200007242A1 (en) 2020-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110574310B (zh) 量子通信系统和量子密钥生成系统
Wang et al. Supercontinuum generation in bandgap engineered, back‐end CMOS compatible silicon rich nitride waveguides
Zhao et al. Dissipative soliton operation of an ytterbium-doped fiber laser mode locked with atomic multilayer graphene
Li et al. All-fiber photon-pair source for quantum communications: Improved generation of correlated photons
Gupta Textbook on optical fiber communication and its applications
US9313180B1 (en) Systems and methods for quantum key generation
Kashiwagi et al. Deposition of carbon nanotubes around microfiber via evanascent light
Wang et al. High-order mode direct oscillation of few-mode fiber laser for high-quality cylindrical vector beams
Lin Optoelectronic technology and lightwave communications systems
Amiri et al. High‐capacity soliton transmission for indoor and outdoor communications using integrated ring resonators
Liu et al. Dark pulse generation in fiber lasers incorporating carbon nanotubes
Wang et al. Long-distance transmission of quantum key distribution coexisting with classical optical communication over a weakly-coupled few-mode fiber
US11431419B2 (en) Quantum key distribution systems having low loss dispersion limiting fibers
Xu et al. All-fiber wavelength-tunable Tm-doped fiber laser mode locked by SESAM with 120 nm tuning range
Sia et al. Compact silicon photonic hybrid ring external cavity (SHREC)/InGaSb-AlGaAsSb wavelength-tunable laser diode operating from 1881-1947 nm
Shamir et al. 250 W clad pumped Raman all-fiber laser with brightness enhancement
CN111989875A (zh) 使用具有散射区域的光纤链路进行量子通信的系统和方法
Behera et al. Structure for fast photonic medium on application of SDM communication using SiO2 doped with GeO2, and F Materials
Sauge et al. Narrowband polarization-entangled photon pairs distributed over a WDM link for qubit networks
Rosa et al. Explaining simultaneous dual-band carbon nanotube mode-locking Erbium-doped fiber laser by net gain cross section variation
Adams et al. Optical fibres and sources for communications
Villalba et al. Transmission of optical communication signals through ring core fiber using perfect vortex beams
TWI831878B (zh) 具有低損耗色散限制光纖的量子密鑰分配系統
Kurokawa et al. Penalty-free 40 Gb/s transmission in 1000 nm band over low loss PCF
Zhu et al. Directional single-mode emission from coupled whispering gallery resonators realized by using ZnS microbelts

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant