An Integrated Quantum Key Distribution Transceiver using Silicon Photonic Circuits

使用硅光子电路的集成量子密钥分配收发器

基本信息

  • 批准号:
    521082-2018
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 12.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Strategic Projects - Group
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2020-01-01 至 2021-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project brings together a team of six research groups from three universities in Canada who will work closely with the R&D personnel in one software company and one nanofabrication company to produce a fully-integrated optical chip set that will send and receive quantum mechanically-encoded encryption keys over fibre optic cables. The transmitter chip will incorporate an impurity centre in silicon (expertise at Simon Fraser University) as a single photon emitter that will be coupled into silicon photonic circuits (expertise of the applicant at the University of British Columbia) via optical microcavities (expertise at the University of British Columbia and the University of Calgary) etched into silicon wafers. The receiver chip will incorporate matching silicon circuitry and a fully integrated single photon detector that the University of British Columbia is in the process of patenting. A ubiquitous quantum network will require many technological advances in; quantum communication theory and design, realizing a quantum repeater, and dramatically increasing the throughput of individual quantum channels, and their multiplexing. The integration of high-performance quantum light sources and detectors with photonic circuits in a manufacturable semiconductor platform would represent a major milestone on this journey. Many material platforms for achieving this integration are being pursued by researchers around the world, but most agree that silicon would be the best host material, if all of the relevant component functionalities can be demonstrated. The co-applicants have a history of very successful collaboration with both the sponsor organizations. The software company will use the project to enhance its current offerings by direct experimental validation, and to develop a completely new line of quantum optical simulation tools. The nanofabrication company will benefit by co-developing process recipes for quantum-optical silicon photonic circuits, which will push the limits of precision beyond those currently demanded by most classical silicon photonics customers.
该项目汇集了来自加拿大三所大学的六个研究小组,他们将与一家软件公司和一家纳米加工公司的研发人员密切合作,生产一套完全集成的光学芯片组,该芯片组将发送和接收量子机械编码加密光纤电缆上的密钥。发射器芯片将在硅中包含一个杂质中心(西蒙弗雷泽大学的专业知识)作为单光子发射器,该发射器将通过光学微腔(不列颠哥伦比亚大学申请人的专业知识)耦合到硅光子电路(不列颠哥伦比亚大学申请人的专业知识)不列颠哥伦比亚省和卡尔加里大学)蚀刻到硅晶片上。接收器芯片将包含匹配的硅电路和完全集成的单光子探测器,不列颠哥伦比亚大学正在申请专利。无处不在的量子网络需要许多技术进步;量子通信理论和设计,实现量子中继器,并显着提高单个量子通道的吞吐量及其复用。 将高性能量子光源和探测器与光子电路集成在可制造的半导体平台中将是这一旅程的一个重要里程碑。世界各地的研究人员正在寻求许多实现这种集成的材料平台,但大多数人都认为,如果所有相关组件的功能都能得到证明,硅将是最好的主体材料。共同申请人与两个赞助组织都有非常成功的合作历史。该软件公司将利用该项目通过直接实验验证来增强其当前产品,并开发全新的量子光学模拟工具系列。 这家纳米加工公司将受益于共同开发量子光学硅光子电路的工艺配方,这将超越大多数传统硅光子客户目前所要求的精度极限。

项目成果

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  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    Prucnal, Paul R

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