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Volume  期 3，2025 2025年卷第3期

  • 专题：光量子芯片

    张鹤千, 华昕, 王子骥, 韩雁鑫, 颜旭, 陈代高, 肖希, 韦克金

    DOI：10.13756/j.gtxyj.2025.250150
    摘要：量子密钥分发（QKD）作为基于量子力学原理的安全通信技术，其系统集成化是实现实用化的关键。集成光量子技术凭借其稳定、紧凑的器件制造优势以及高效操控光量子态的生成、传输与探测的能力，为QKD系统的大规模部署和商用化推广提供了突破性解决方案。当前多种集成平台各具特色，其中硅基光子学凭借其互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容性、高集成度等显著优势，已成为推动QKD系统芯片化发展的主要方向之一。文章重点关注硅基光子学平台，梳理了QKD系统演示方案的最新研究进展。  
    关键词：量子密钥分发;集成光量子技术;硅基光子学   
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    更新时间：2025-06-18

    李振华, 韩雁鑫, 窦天琦, 颜旭, 华昕, 肖希, 唐建军

    DOI：10.13756/j.gtxyj.2025.250070
    摘要：【目的】模式匹配（MP）-量子密钥分发（QKD）因其突破了无中继量子信道码率-距离限制，并且无需相位锁定，受到广泛关注。然而，随着QKD系统频率的提升，探测器的后脉冲效应逐渐显现，并对系统的安全性和鲁棒性产生了不利影响。【方法】文章提出了一种基于MP-QKD的后脉冲改进方案，并且通过优化系统参数减少了后脉冲效应对安全密钥率的影响。【结果】研究结果表明，在后脉冲概率高达10%的情况下，文章所提方案也能保证在长距离下系统的安全密钥率仍能保持与无后脉冲情况下的基准曲线相当，表明此方案具有较强的鲁棒性。【结论】文章所提MP-QKD改进方案能够有效抑制后脉冲效应的影响，提升系统在高频率和长距离通信中的稳定性和安全性。未来，随着QKD技术的普及和高频系统的广泛应用，提升MP-QKD在更加复杂的通信场景中的表现，将有效促进量子通信网络的规模化部署和商业化应用。  
    关键词：模式匹配;量子密钥分发;后脉冲效应;参数优化   
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    更新时间：2025-06-18

    琚志平, 覃俭, 马若岩, 蒋燕阳, 王敏杰, 叶大鹏, 徐光照, 邢俊杰, 肖游, 李浩, 史经浩, 尤立星, 吕超林

    DOI：10.13756/j.gtxyj.2025.250083
    摘要：【目的】文章旨在设计并实现一种基于Gifford-McMahon（GM）制冷机的自由空间耦合超导条带单光子探测（SNSPD）系统，以解决传统光纤耦合方式系统在近/中红外波段和偏振敏感等应用中的局限性，进一步拓展SNSPD的应用场景。【方法】文章重点解决了低振动恒温腔设计、高温区SNSPD器件制备和跨温区滤波光路设计等关键技术问题。其中，低振动恒温器结合气体交换腔和波纹管软连接技术，有效抑制了制冷机的振动传导；SNSPD芯片通过调整优化无序氮化钛铌（NbTiN）薄膜的生长参数，实现了4.2 K温区的高探测效率；跨温区滤波光路采用多种商用滤波片组合和封装盒氧化发黑处理等手段成功抑制了环境杂散光和黑体辐射。【结果】低振动制冷机的最低温可达3.45 K，并可长期稳定在3.75 K，竖直方向的振动幅度峰峰值小于4 μm，光学对准效率接近90%；系统探测效率（SDE）在最低温时可达50%，系统暗计数率（DCR）为70 cps。【结论】文章所提系统解决了传统光纤耦合方式系统在特定应用场景中的技术瓶颈，其具备优异的波长普适性、灵活的信号光耦合调谐能力以及出色的偏振保持特性。未来通过优化系统工作温度、器件制备工艺和定制滤波片加工，有望实现更高的SDE和更低的DCR。  
    关键词：自由空间耦合;超导条带单光子探测器;低振动;Gifford-McMahon制冷机   
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    更新时间：2025-06-18

    张敏, 范亚男, 寇芸洁, 朱雁兵, 尚佳奇, 王斐然

    DOI：10.13756/j.gtxyj.2025.230184
    摘要：光子轨道角动量（OAM）由于螺旋相位和高维量子特性，在量子计算方面有着巨大的应用潜力。文章基于当前已有的研究工作，介绍了OAM的重要发展历程以及各领域的相关应用，并给出了基于OAM的量子逻辑门以及其实验实现的相关工作，如高维非门、交换门和控制门等。同时，介绍了几种基于OAM的量子算法。近年来，OAM在量子计算方面的研究成为一大热点领域，但该领域尚处于发展阶段，还有很多技术和理论上的挑战需要克服。相信随着科技的进步，其在未来具有非常广阔的发展前景。  
    关键词：量子计算;光子轨道角动量;量子逻辑门   
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    更新时间：2025-06-18
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   光通信研究

 

 

名誉主编：余少华 院士

主  编：李汉兵

执行主编：肖   希

主  任：王   熹

ISSN：1005-8788

CN：42-1266/TN

主管单位：中国信息通信科技集团有限公司

主办单位：武汉邮电科学研究院有限公司

出版周期：双月刊

地  址：武汉市东湖新技术开发区高新四路6号烽火科技园4号楼3层

邮政编码：430205

电  话：027-87691537

电子邮件：gtxyj@cict.com

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出版单位：《光通信研究》编辑部

 

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