Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка полупроводниковых детекторов одиночных фотонов для длины волны оптоволоконного стандарта связи

Номер контракта: 14.579.21.0103

Руководитель: Родимин Вадим Евгеньевич

Должность: руководитель проекта

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
детектор одиночных фотонов, лавинный фотодиод, asinga лавинный фотодиод, регистрация слабого излучения, фотоника, оптоволоконные линии связи, квантовая криптография, распределение квантового ключа

Цель проекта:
1. В качестве физического носителя информации в квантовых линиях связи используются квантовые состояния отдельных частиц – фотонов. Поэтому одним из ключевых элементов в квантовых линиях связи являются детекторы одиночных фотонов. Параметры детекторов влияют на дальность и скорость генерации квантового ключа в оптоволоконных квантовых линиях связи. Прогресс в дальности передачи всегда был тесно связан с прогрессом в разработке малошумящих детекторов одиночных фотонов. Детекторы в квантовых линиях связи должны обладать высокой квантовой эффективностью регистрации, малыми шумами и достаточно высокой скоростью счета. В мире есть производители детекторов одиночных фотонов. Однако при создании квантового устройства безопасной передачи данных использовать детекторы посторонних производителей будет затруднительно и дорого. Детекторы должны находиться непосредственно под управлением программируемой матрицы в квантовом устройстве собственной разработки. Организовать высокоскоростную связь и управление покупным детектором будет затруднительно, и, может оказаться, невозможным. В России производителей нет. 2. Основной целью настоящих прикладных научных исследований (ПНИ), реализуемых в рамках комплексного проекта, является обеспечение исполнителя ПНИЭР полупроводниковыми детекторами одиночных фотонов для реализации комплексного проекта ПНИЭР по теме: «Создание опытного образца квантового устройства безопасной передачи данных»

Основные планируемые результаты проекта:
1. В ходе выполнения проекта будут получены следующие научно-технические результаты:
- опытный образец детектора одиночных фотонов готовый для коммерческого использования в составе квантового устройства безопасной передачи данных;
- стенд для испытаний детекторов одиночных фотонов и блока приема квантового устройства безопасной передачи данных (ПРМ).
- стенд для приемочных испытаний блока передачи квантового устройства безопасной передачи данных в рамках ПНИЭР.

2. Опытный образец детектора одиночных фотонов должен иметь следующие характеристики:
- Рабочая длина волны 1550±10 нм;
- Вероятность шумового срабатывания на один такт ПРМ не более 10-5;
- Вероятность детектирования одиночного фотона, не менее 0,07;
- Временное разрешение приема сигнала не более 1 нс;
- Частота повторения временных окон приема сигнала 1 -300 МГц.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В рамках проекта будет создан детектор одиночных фотонов на базе полупроводникового лавинного фотодиода для обеспечения скорости распределения квантового ключа опытного образца квантового устройства безопасной передачи данных со скоростью 10кбит в секунду при длине линии связи 25 км. Детектор будет находиться под управлением процессора квантового устройства безопасной передачи данных.



Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Детекторы одиночных фотонов нашли применение в различных областях науки и техники. Регистрация слабого излучения в спектроскопии, космических исследованиях, атомной и молекулярной физике, мониторинг при производстве интегральных схем и окружающей среды, входят в состав биомедицинского оборудования: потоковые цитометры, ДНК-ридеры, оптические томографы и т.д.
В последние годы они широко применяются в области квантовых телекоммуникаций и при построении оптических квантовых процессоров.
Разработанные в рамках данного проекта детекторы одиночных фотонов могут применяться как в квантовых устройствах безопасной передачи данных, так и являться самостоятельным коммерческим продуктом на рынке научного оборудования.
Стоимость подобных детекторов зарубежных производителей составляет более 20 000 Евро. В России производителей нет. Отечественная разработка детекторов одиночных фотонов, позволит составить серьезную конкуренцию зарубежным аналогам, учитывая значительно более низкую стоимость продукта.

2. Непосредственной областью применения ожидаемых результатов проекта является разрабатываемое в рамках ПНИЭР по теме: «Создание опытного образца квантового устройства безопасной передачи данных» устройство безопасной передачи данных, опытный образец которого будет установлен на линиях связи индустриального партнера.
В дальнейшем планируется использовать данное устройство в финансовом секторе, гос. структурах и других организациях, которые заинтересованы в том, чтобы защита информации при передачи была абсолютной и не было теоретической возможности взлома.



Текущие результаты проекта:
1. Изготовлен макет детектора одиночных фотонов.
2. Разработана программа и методика испытаний макета детектора одиночных фотонов.