Telekommunikationsquelle für abstimmbare Polarisationsverschränkungsverteilung bis zu 100 km für Mehrbenutzer-QKD über Glasfasernetze im Metropolbereich

 Vikash K µm ar Yadav, Vivek Venkataraman, Joyee Ghosh

Abstrakt

Die Skalierbarkeit von Quanten µm -Kommunikationsnetzen erfordert kompakte, faserintegrierte, einfach zu implementierende und effiziente Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Quellen für die sichere Schlüsselverteilung zwischen mehreren Benutzern. Hier demonstrieren wir eine solche Mehrkanalquelle für polarisationsverschränkte Photonenpaare im verlustarmen Telekommunikations-C-Band. Sie basiert auf spontaner parametrischer Abwärtskonversion vom Typ 0 in einem fasergekoppelten, mit Zink indiffundierten, MgO-dotierten, periodisch gepolten Lithiumniobat- µm Wellenleiter (MgO:PPLN) in Sagnac-Konfiguration. Die Quelle lässt sich leicht abstimmen, um den Bell-Zustand |Φ⁺⟩ ^oder |Φ⁻⟩ ⁱⁿ 14 Kanalpaaren des dichten WDM-Gitters der Internationalen Fernmeldeunion (100-GHz-Abstand) um 1550 nm mit einer Rohtreue von ≳89 % und einem maximalen µm Wert von ≳94 % zu erzeugen. Die Rohkonkurrenz beträgt für beide Bell-Zustände in allen Kanalpaaren ≳ 0,8, und der beobachtete S-Parameter (> 2,56 ± 0,04 in allen 14 Kanalpaaren) zeigt eine starke Verletzung der CHSH-Bell-Ungleichung. Die Eignung der Quelle für die Übertragung von Verschränkung über große Entfernungen wird durch den erfolgreichen Transfer verschränkter Photonen bis zu 100 km bei einer Wiedergabetreue von > 85 % und einer µm cto basierenden Einzelphotonen-Lawinendetektoren bei cto gemessen und stellen die bisher besten mit diesen cto . Unsere hochflexible Quelle unterstützt die gleichzeitige Kommunikation von bis zu ∼40 Benutzerpaaren und lässt sich problemlos in die bestehende Glasfaser-Telekommunikationsinfrastruktur im Metropolbereich integrieren, um ein vollständiges WDM-basiertes µm Kommunikationsnetzwerk zu bilden.