第一列

光量子技術
分波多工光纖量子通訊網路中量子密鑰分發關鍵零組件及系統整合研發--由工程的角度出發

本計畫之目的在於由工程的角度出發，開發關鍵零組件，量子密鑰分發及系統整合之分波多工光纖量子通訊網路。

  • 子計畫一中開發分佈式回饋雷射光源。
  • 子計畫二中使用矽鍺技術實現通訊波長的低雜訊與快速脈衝偏壓單光子累崩光二極體偵測器。
  • 子計畫三模擬和設計超穎表面。
  • 子計畫四設計並製作矽基量子積體光子元件。
  • 子計畫五開發量子密鑰分發通訊協定模擬器。
  • 子計畫六結合所有軟硬體關鍵元件演算法與技術，構建光量子通訊網路系統。
The 4-channel WDM transmission and receiving OQC network at C-band using the single-/dual-wavelength DFBLD transmitter under master-to-slave seeding control with QKD encryption and decryption

單光子脈衝DPS/COW協定碼量子密鑰分發與鏈結分波多工(WDM)被動光纖網路(PON)系統架構與關鍵零組件

團隊組成
  • 共同主持人
  • 吳肇欣（國立臺灣大學光電工程學研究所）
  • 巫朝陽（元智大學電機工程學系(丙組)）
  • 蘇國棟（國立臺灣大學光電工程學研究所）
  • 黃定洧（國立臺灣大學光電工程學研究所）
  • 吳育任（國立臺灣大學光電工程學研究所）
技術亮點
半導體雷射注鎖式波長干擾型DPS/COW-QKD量子密鑰分發系統
  • 此技術欲解決問題：
    本技術開發單光子脈衝量子密鑰分發與鏈結分波多工(WDM)被動光纖網路(PON)所需關鍵零組件，包括各種單光子相位鍵移式量子光源、精準溫度電流迴授控制伺服電路、絕熱超穩定極化控制型位元延遲光纖式干涉解碼器、矽光子波導型量子密鑰收發晶片系統、液冷式低溫矽鍺累崩光電二極體單光子偵測器與驅動電路，DPS或COW量子密鑰分發模擬器與錯誤更正軟體控制介面。
  • 重要性/突破性：
    1. 注鎖波長干擾半導體雷射量子光源/液冷溫控矽鍺單光子偵測器
    2. 軟體PID與HCS混合迴授溫/電控波長/相位/功率伺服控制電路
    3. 超窄線寬單模/雙模/多模態分佈返饋雷射二極體製造封裝技術
    4. 超穎表面積體光學極化糾纏/解纏光子對光纖濾波耦合器
    5. 矽基晶片型量子積體光子線路整合量子密鑰分發通訊系統晶片
    6. 協定建碼/密鑰比對/錯誤更正/攻擊誘騙/模擬控制軟體介面
  • 與計畫未來研發方向的關聯性：
    各關鍵技術整合可實現分發從物理層級到網路層級，國人全自製單光子脈衝量子密鑰多通訊協定模擬器與實體分發系統。

半導體雷射注鎖式波長干擾型DPS/COW-QKD量子密鑰分發系統

左圖：單/雙/多模態半導體雷射量子光源，單光子偵測器，超穎介面單光子極化單光子濾波耦合器。

右圖：矽基積體單光子量子密鑰分佈收發晶片，協定碼加解收發錯誤更正軟體介面，絕熱波長頻率相位精準控制與干擾系統整合。

出處：

  1. Novel single-photon differential phase-shift keying with asymmetric high-bit-rate coding and low-bit-rate gated receiving coding data format | IEEE Journals & Magazine | IEEE Xplore
  2. O-band single-photon quantum key distributor master-to-slave injection-locked DFBLD pair (optica.org)
  3. Adiabatic weak coherent MHz linewidth O-band single-photon carrier for low erroneous phase decoding (optica.org)