В ИФП СО РАН разрабатывают устройство для оптоволоконных систем однофотонной квантовой связи и коммуникаций. Его представили на Школе молодых ученых «Оптика и фотоэлектрика квантовых систем».
Как рассказал завлаб нелинейных резонансных процессов и лазерной диагностики ИФП СО РАН член-корреспондент РАН Игорь Рябцев, детектор (однофотонный лавинный фотодиод, ОЛФД) позволяет регистрировать единичные фотоны, и, соответственно, принимать закодированную в их квантовом состоянии информацию. Преимущество квантовой связи заключается в том, что канал передачи ключа для дешифровки данных — закрытый. Причем скопировать передаваемую по нему информацию и остаться незамеченным невозможно, так как изменится квантовое состояние фотона, что будет зафиксировано участниками. Создание высокоэффективного детектора одиночных фотонов — одна из самых трудоемких частей всего процесса разработки квантовых линий связи и их компонентов, уверен ученый.
В процессе реализации проекта «Квантовые структуры для посткремниевой электроники» ученые ИФП СО РАН доработали разработанную ранее конструкцию ОЛФД, получили патент на одну из ключевых технологических операций — легирование цинком. Такой технологический этап в нашей стране в настоящее время могут осуществить только в ИФП СО РАН, — рассказал Игорь Рябцев.
Как сообщил ученый, на сегодняшний день в мире существует только три производителя детекторов одиночных фотонов, основной — компания Wooriro из Южной Кореи, два других — в Италии и Гонконге. В России запрос на развитие каналов связи, использующих квантовое шифрование, есть от банковской сферы, а также от ряда других отраслей, где критически важна безопасная передача данных. Поэтому здесь крайне востребована отечественная компонентная база.
У детектора одиночных фотонов есть две ключевых характеристики — темновой ток и фоточувствительность. Научной группе в ИФП СО РАН удалось получить хорошие показатели темнового тока — он низкий, его характеристики на уровне тех, что демонстрируют мировые производители. Сейчас идет работа над улучшением фоточувствительности. Вместе с технологическим партнером будет проведено корпусирование, после этого — тестирование образцов уже в корпусе. Такой детектор — уникальное изделие, в России их не делает никто. Квантовые коммуникации в нашей стране активно развивает ОАО «РЖД», на сегодняшний день потребность можно оценить примерно в 1000 штук в год, — подытожил Рябцев.
СПРАВКА
Доработка конструкции устройства проводится в рамках проекта «стомиллионника» — «Квантовые структуры для посткремниевой электроники», поддержанного Минобрнауки России.
Работы по созданию детектора одиночных фотонов в ИФП СО РАН были инициированы Игорем Рябцевым, разработка конструкции и проведение измерений выполнены ОЛФД к.ф.-м.н. Игорем Чистохиным, выращивание полупроводниковых гетероструктур проводилось методом молекулярно-лучевой эпитаксии в лаборатории под руководством к.ф.-м.н. Валерия Преображенского, изготовление ОЛФД на технологической линии A3B5 — под руководством заведующего молодежной лабораторией ИФП СО РАН к.ф.-м.н. Максима Аксенова, первичное тестирование экспериментальных образцов осуществлялось в лаборатории нелинейных резонансных процессов и лазерной диагностики ИФП СО РАН.