單光子源是量子通信關(guān)鍵組成部分 技術(shù)研究不斷深入

　　單光子源，是在電、激光等任何外界條件的激發(fā)下，自發(fā)輻射壽命期間只發(fā)射出一個(gè)光子，前后發(fā)射的光子之間存在發(fā)射時(shí)間間隔的系統(tǒng)。單光子源是應(yīng)用在量子通信、量子計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)。

 

　　量子通信是安全級(jí)別高的大容量信息傳輸技術(shù)，可廣泛應(yīng)用在軍用與民用領(lǐng)域。量子通信的核心技術(shù)包括三個(gè)：?jiǎn)喂庾釉础�單光子檢測(cè)、量子編碼和傳輸。為保證量子通信的安全性，每個(gè)脈沖中僅包含一個(gè)光子的單光子源在通信過(guò)程中不會(huì)被攻擊，因此單光子源是量子通信的核心技術(shù)之一。

 

　　根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2022-2026年單光子源行業(yè)深度市場(chǎng)調(diào)研及投資策略建議報(bào)告》顯示，在量子通信技術(shù)中，量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)是兩個(gè)主要研究方向，現(xiàn)階段，量子密鑰分發(fā)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，量子隱形傳態(tài)研究還在不斷深入，但在這兩種技術(shù)中，單光子源的質(zhì)量均會(huì)對(duì)通信安全性造成影響，由此來(lái)看，單光子源是量子通信最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的組成部分，極具有研究?jī)r(jià)值。

 

　　可實(shí)現(xiàn)單光子源的技術(shù)主要有強(qiáng)衰減激光脈沖、參量下轉(zhuǎn)換單光子源、量子點(diǎn)單光子源、納米天線單光子源等。

 

　　現(xiàn)階段，一般是通過(guò)強(qiáng)烈弱光脈沖衰減得到光子源，盡量提升每個(gè)脈沖僅包含一個(gè)光子的幾率，降低每個(gè)脈沖中包含兩個(gè)以上光子以及不含光子的幾率，受技術(shù)限制無(wú)法得到嚴(yán)格意義上的單光子源，這使得量子通信依然存在安全風(fēng)險(xiǎn)，并降低了信息傳輸效率，除此之外，單光子源沿特定方向高效發(fā)射也存在瓶頸問題，因此單光子源技術(shù)研究還在不斷深入。

 

　　新思界行業(yè)分析人士表示，我國(guó)量子通信理論技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，2016年8月，我國(guó)發(fā)射全球首顆量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面之間量子通信連接；2016年11月，國(guó)家量子通信骨干網(wǎng)“京滬干線”項(xiàng)目合肥至上海段順利開通。在此背景下，單光子源研究步伐也在不斷加快。

 

　　在我國(guó)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)在量子通信技術(shù)研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平，首創(chuàng)了脈沖共振熒光方法，利用微腔耦合提高單光子提取效率，并通過(guò)雙色激發(fā)和極化腔方案解決了單光子由于極化損耗而至少損失50%的難題；2021年7月，中國(guó)科技大學(xué)宣布成功實(shí)現(xiàn)了跨越4600公里的星地量子密鑰分發(fā)。

 

　　由以上分析來(lái)看，我國(guó)在實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的量子通信網(wǎng)絡(luò)方面技術(shù)實(shí)力不斷增強(qiáng)，未來(lái)量子通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望持續(xù)擴(kuò)大，相關(guān)元器件與設(shè)備的需求將持續(xù)增長(zhǎng)，單光子源作為量子通信的關(guān)鍵元器件之一，未來(lái)發(fā)展空間將不斷增大。

 

關(guān)鍵字： 量子通信 單光子源