Study on quantum communication using femto-seconds pulses

利用飞秒脉冲进行量子通信的研究

• 批准号: 12640394
• 负责人: HIRANO Takuya
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Gakusyuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12640394/
• 关键词: femtosecond pulse; parametric amplification; squeezed states; guasi-phase matching; quantum communication; quantum teleportation; quantum cryptography; BBO; 超短パルス; フェムト秒; 非線型光学; スクイーズド光; 量子相関

We have achieved the following results.(1) We obtained more than 40% conversion efficiency for the second harmonic generation of a mode-locked YVO_4 laser using a quasi-phase-matched periodically-polled KTiO_4 (PPKTP) crystal.(2) We observed 10% parametric gain using a femtosecond Ti:sapphire laser and β-BaB_2O_4 crystal.(3) We obtained parametric gain of 10.4 dB and -3.2 dB squeezing using a PPKTP crystal.(4) We have developed an optical coupling system using a gradient index micro lens which enables good coupling efficiency for a periodically polled LiNbO_3 waveguide, and observed second harmonic generation.(5) We have developed a balanced homodyne detector based on a commercial amplifier with which we could observe vacuum fluctuations using pulsed local oscillator.(6) We have achieved quantum key distribution over a 1 km optical fiber using pulsed homodyne detection. We show that quantum cryptography based on homodyne detection is secure against individual beam-splitting attack.

我们取得了以下成果。(1)我们使用准相位匹配周期性轮询KTiO_4 (PPKTP)晶体实现锁模YVO_4激光器的二次谐波转换效率超过40%。(2)我们获得使用飞秒钛蓝宝石激光器和 β-BaB_2O_4 晶体观察到 10% 的参数增益。(3) 我们获得了 10.4 dB 的参数增益，使用 PPKTP 晶体压缩 -3.2 dB。(4) 我们开发了一种使用梯度折射率微透镜的光学耦合系统，该系统能够为周期性轮询的 LiNbO_3 波导提供良好的耦合效率，并观察到二次谐波的产生。(5) 我们开发了一种基于商用放大器的平衡零差探测器，我们可以使用脉冲本机振荡器观察真空涨落。(6) 我们使用脉冲零差探测在 1 km 光纤上实现了量子密钥分配。我们证明基于零差检测的量子密码学可以安全地抵御单独的分束攻击。

项目成果

M.Matsuoka, T.Hirano: "Quantum key distribution with a single photon from a squeezed coherent state"Phys.Rev.A. 67(1 April issue). (2003)

M.Matsuoka、T.Hirano：“来自压缩相干态的单个光子的量子密钥分布”Phys.Rev.A。

R.Namiki and T.Hirano: "Security of quantum cryptography using balanced homodyne detection"Phys. Rev. A. 67. 022308 (2003)

R.Namiki 和 T.Hirano：“使用平衡零差检测的量子密码学安全性”Phys。

平野琢也: "パルス光を用いた量子通信実験"応用物理学会誌. 72. 163-168 (2003)

Takuy​​a Hirano：“使用脉冲光的量子通信实验”日本应用物理学会杂志 72. 163-168 (2003)。

平野琢也(分担): "実験物理学講座第9巻レーザー測定「直交スクイーズド光」"丸善. 314(10) (2000)

Takuy​​a Hirano（贡献者）：“实验物理课程第 9 卷激光测量‘正交压缩光’”Maruzen 314(10) (2000)。

M.Matsuoka and T.Hirano: "Quantum by distribution with a single photon from a squeezed coherent state"Phys. Rev. A. 67, April issue. (2003)

M.Matsuoka 和 T.Hirano：“来自压缩相干态的单个光子的量子分布”Phys。