4.3、量子通讯
量子通讯是指借助量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通信形式,具有高效率和绝对安全等特性。这些通讯技术最兴奋人心的地方在于其“绝不泄露”的能耐量子通讯技术，奇特的加密方法使秘钥具有不可复制性和绝对安全性，一旦有人盗用秘钥，整个通讯信息会“自毁”并告知使用者。量子信息因其传输高效和绝对安全等特征，被觉得可能是下一代IT技术的支撑性研究，并成为全球化学学研究的前沿与焦点领域，有科学家甚至预计，10年内有望实现全球化量子通讯。
本研究方向主要集中在基于单光子偏振光态的量子秘钥分配系统实用化相关技术，包括高速单光子侦测，单光子形成，调制量子通讯技术，译码，真随机码发生等。
4.3.1单光子雪崩侦测器
单光子侦测技术可以实现对单光子级别微弱光讯号的检查，被广泛应用于量子秘钥分配、激光雷达、光纤传感器、光纤通讯等领域。目前基于铟镓砷/铟磷(/InP)材料的单光子雪崩侦测器(SPAD),因其结构紧凑、无超高温要求以及低帧率等优点，在近红外波段的单光子侦测应用中得到了广泛使用。
图17门控模式单光子侦测器
频度可调谐单光子雪崩侦测器原理图
Yixin.Zhang,.Zhang,ShunWang,PulseGatedfor[J],,2013,38(5):606-608
张益昕、张旭苹、杨国文、王顺、胡君辉，频度可调谐的吉赫兹余弦门控近红外单光子侦测器，2.8
4.3.2高速偏振光调制器
偏振光调制器是量子通讯中的一个重要功能模块。对于基于光子偏振光态的QKD系统，由发送方控制偏振光调制器，随机选择一种偏振光编码方法，对通讯讯号进行偏振光编码。例如，可能采用+45°和-45°的偏正态作为脉冲讯号的编码方式；也可能采用0°和90°的偏振光态作为讯号的编码方式。在选用+45°和-45°的编码基时，可以用+45°的偏振光态表示“1”，-45°的偏振光态表示“0”；选用0°和90°的编码基时，可以用90°的偏振光态表示“1”，0°的偏振光态表示“0”。经过偏振光调制器后，通讯脉冲讯号包含多种偏振光态，并承载了通讯秘钥信息。
高速偏振光调制器
4.3.3脉冲式激光光源
在量子通讯系统中，单光子讯号一般由一个极窄的激光脉冲衰减得到。因而脉冲式激光光源就成为建立量子通讯系统的一个重要功能模块。本设计采用直接调制的DFB半导体激光器，可以合成脉冲长度500ps，最高重复频度的脉冲式激光光源。采用集成的帕尔贴与驱动器对激光器进行恒温控制，可以保证激光器输出波长的稳定。
脉冲式激光光源