华南师范大学信息光电子科技学院 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广东 广州 510006
轨道角动量是光子的量子态，具有轨道角动量的光束在光通信等领域中得到了广泛的应用，是目前国内外研究的热点方向之一，特别是轨道角动量可作为自由空间量子信息物理载体的重要选择，这将对量子通信领域带来重要的影响。介绍了光子轨道角动量的定义、产生，简要列举当前的相位、偏振编码经典的两类量子密码通信方案以作对照，以提出的光子轨道角动量密码通信方案为例，着重介绍了光子轨道角动量在量子通信中的应用研究及展望。
量子光学 量子通信 量子态 轨道角动量 拉盖尔高斯模 厄米高斯模 激光与光电子学进展
2012, 49(8): 080003
华南师范大学 信息光电子科技学院， 光子信息技术广东普通高校重点实验室， 广州 510006
提出一种新的不间断的主动相位补偿方案，在进行量子密钥分发的同时统计不匹配基量子比特在干涉仪不同输出端口上的随机计数分布，给出了由不匹配基量子比特统计数值计算相位漂移参数的计算公式,并由统计数值计算得到相位漂移参数。结果表明：该方案允许系统并行处理量子密钥分发与相位补偿，也充分利用了在原BB84协议中会被丢弃的不匹配基量子比特信息。
量子密钥分发 主动相位补偿 不匹配基 不间断式 quantum key distribution active phase compensation incompatible basis uninterrupted scheme
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Physics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
2 Lab of Photonic Information Technology, School for Information and Optoelectronic Science and Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510631, China
We examine the saturation of relative current gain of In0.53Ga0.47As/InP single photon avalanche diodes (SPADs) operated in Geiger mode. The punch-through voltage and breakdown voltage of the SPADs can be measured using a simple and accurate method. The analysis method is temperature-independent and can be applied to most SPADs.
单光子雪崩二极管 盖革模式 雪崩击穿电压 040.1345 Avalanche photodiodes (APDs) 040.3060 Infrared 040.5160 Photodetectors 040.5570 Quantum detectors Chinese Optics Letters
2011, 9(1): 010402
华南师范大学 信息光电子科技学院光子信息技术广东省高校重点实验室,广州 510631
采用两种不同的皮秒光脉冲波形进行了门模单光子探测实验.测量了单光子探测效率随探测器和超短脉冲光源之间的同步延迟细微调节时的变化曲线.结果表明：光脉冲波形直接影响光子到达时间与门脉冲时间窗口之间的精确同步和探测效率, 使用其中一种脉宽较短的皮秒光脉冲时探测效率比使用另一种脉冲提高了约9%.
单光子探测 超短光脉冲 门模式 探测效率 Single photon detection Ultra-short laser pulse Gate-mode Detection efficiency
1 华南师范大学物理与电信工程学院
2 东莞理工学院 电子信息工程学院,广东 东莞 523808
3 华南师范大学信息光电子科技学院,广州 510631
提出了一种基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送的新方案—采用波导型相位调制器研制成电控连续可调光学相移器,它可随相位调制器输入电压的连续改变而产生连续的相移,从而控制输出的偏振态；在其前放置一个半波片,即可校正接收端偏振态量子态在信道中所发生的改变,从而保证信道传送密钥的可用性.通过理论推导和实验研究验证了基于相位调制偏振态QKD系统的量子信道校正发送方案的核心部件的可行性.由于本方案能实现高速调制（GHz）,为解决光纤传输的偏振编码QKD系统中偏振态漂移问题提供了一种新的途径.
量子密钥分配(QKD) 量子信息 偏振编码 量子光学 量子信道校正 Quantum key distribution (QKD) Quantum information Polarization coding Quantum optics Quantum channel checking
华南师范大学光子信息技术重点实验室， 广东 广州 510006
利用无源抑制技术，研究了盖革模式下雪崩光电二极管(APD)的电流-电压特性。发现光电流和暗电流的一个显著区别是暗电流不反映贯穿特性，这是光生载流子和热载流子有不同统计分布的实验证据，也说明在盖革模式下，暗计数增加比光子探测效率增加更快的原因是由于载流子收集效率不同引起的。根据其贯穿特性适当选择盖革模式下APD的反偏压可提高单光子探测器的信噪比。
单光子探测 盖革模式 雪崩光电二极管 贯穿深度 single photon detector Geiger mode APD punch-through
1 华南师范大学信息光电子科技学院光子信息技术广东省高校重点实验室,广东广州,510631
2 暨南大学电子工程系,广东广州,510632
提出与身分认证的同时进行单向通信密码校正方法,由此可以实现用量子筛选码的直接秘密通信.本方法用周期结构的破损报告错误信息.具体操作时,发信方用"一次一密"的方式发送信息,重复的信息由不同密码加密.在误码率在允许的范围内,合法收信方用量子筛选码和收到的密文就能发现某种周期结构,由此就可自己校正其中的错误了.结果是误码的定位和校正,误码率的测量,安全性的判断,身份的认证可以一次性地完成了.计算中产生的误码矩阵,等效于一种特殊的密钥,只有合法的收信方能根据安全地收到的量子筛选码准确地得到.这个误码矩阵可以用于校正密钥,也可以直接用于校正收到的文件.这个通信过程对双方是对称的.收信方也可以用他的量子筛选码以一次一密的方式加密有周期结构的信息回答发信方,她可以按照完全相同的方式找到误码矩阵,完成一次无差错的秘密通信.本方法不需要存储正确的密钥,也因此没有存储密钥被复制的危险.
误码校正 量子密码术 身份认证 量子筛选码 QBER
1 华南师范大学物理与电信工程学院，广东 广州 510006
2 华南师范大学信息光电子科技学院，广东 广州 510006
分析了在红外通信波段对量子密钥分配的关键器件单光子探测器进行精密温度控制的必要性。为了达到最好的探测效率和最小的暗计数，存在一个最佳工作温度；而且探测器噪声对温度相当敏感。介绍了基于ADN8831控制器控制半导体热电制冷器来实现红外单光子探测器的精密温度控制的方法。给出了ADN8831芯片的特点和应用电路。实验表明该电路控制精度可达±0．01℃。利用此精密温控电路来改变InGaAs／InP雪崩光电二极管的工作温度，得到几组不同温度下光电流、暗电流－电压特性曲线。
量子光学 精密温控 半导体热电制冷器 雪崩光电二极管 暗计数 quantum optics precise temperature control ADN8831 ADN8831 thermoelectric cooler avalanche photodiodes dark counts
1 华南师范大学,信息光电子科技学院,光子信息技术广东省高校重点实验室,广东,广州,510006
2 陕西理工学,院电信工程系,陕西,汉中,723003
3 暨南大学,电子工程系,广东,广州,510632
基于非等臂双M-Z光纤干涉仪的量子密钥分发系统,这种量子密钥分发系统容易受到外界环境的干扰导致相位漂移,而干涉的稳定性直接关系到密钥分发的误码率.利用跟踪相位随机漂移和实时统计方式实现稳定量子密钥分发,成功进行了75Km的量子密钥分发实验.跟踪相位随机变化实现稳定密钥分发具有系统结构简单,容易操作,同时密钥分发时间上具有一定的随机性,因此减小了窃听者获得信息的概率.
量子保密通信 相位漂移 M-Z光纤干涉仪.
华南师范大学信息光电子科技学院光子信息技术广东省高校重点实验室,广州,510631
实际测量输出光强度随时间变化的随机过程是一个慢过程.将光衰减过程分为固定衰减和可变衰减两部分,设计制作了一种实时监控系统,通过调节自动反馈控制可变衰减器,使得末端固定衰减器的输出脉冲中,单光子脉冲出现的概率等于17.6%,多光子脉冲出现的概率低于2%,保持平均光子输出速率波动不大于0.1%,为量子密码术提供了稳定的准单光子源.
单光子 量子密码 分束耦合器 电控可变光衰减器 单片机
