Репортаж от Wedoany，Компания Quantum Optics Jena GmbH совместно с AIM Micro Systems, X-FAB, Фраунгоферовским институтом прикладной оптики и точной инженерии (Fraunhofer IOF), Йенским университетом имени Фридриха Шиллера (Friedrich Schiller University Jena) и IMMS запустила трехлетний проект «Фотонно-интегрированный модуль поляризационного анализа с обработкой одиночных фотонов (PIC-PAM)». Проект одобрен землей Тюрингия и софинансируется Европейским союзом. Его цель — миниатюризировать и снизить стоимость функций квантового распределения ключей (QKD) с использованием технологии кремниевых чипов, сделав их более доступными для развертывания в центрах обработки данных, кампусных сетях и критической инфраструктуре.
Проект объединяет экспертные знания в области квантовой связи, фотоники, полупроводникового производства и микроэлектроники, стремясь усилить кибербезопасность оптоволоконных сетей Германии за счет сочетания интегральной фотоники и квантовой связи. Партнеры разработают компактные модули, совместимые с обычным сетевым оборудованием, и интегрируют фотонные и микроэлектронные функции на одном кремниевом чипе. Компоненты, интегрированные в чип, включают модуль поляризационного анализа для измерения квантовых состояний фотонов, детекторы одиночных фотонов для высокочувствительного преобразования сигналов, а также электронику для высокоточного определения времени и оценки обнаружения.
Генеральный директор Quantum Optics Jena GmbH доктор Кевин Фюксель (Kevin Füchsel) отметил, что квантовые компьютеры, как ожидается, в ближайшие годы взломают традиционные методы шифрования, в то время как квантовое распределение ключей на основе запутанности представляет собой технологию генерации и распределения ключей шифрования, безопасность которой гарантируется на физическом уровне и не зависит от вычислительной мощности атакующего. Информация кодируется в состоянии поляризации одиночных фотонов, и любая попытка перехвата изменяет состояние фотона, делая атаку обнаружимой. Для реализации квантового распределения ключей необходимы три компонента: поляризационный анализ, детектирование одиночных фотонов и определение времени.
Профессор Андреас Тюннерманн (Andreas Tünnermann), директор Fraunhofer IOF и директор Института прикладной физики Йенского университета имени Фридриха Шиллера, отметил, что множество оптико-механических компонентов, используемых в лабораториях, указывает на то, что миниатюризация и фотонная интеграция квантового распределения ключей являются как серьезной проблемой, так и возможностью. Доктор Андреас Фишер (Andreas Fischer), генеральный директор AIM Micro Systems GmbH, добавил, что цель состоит в разработке высокоинтегрированного решения, которое можно будет гибко развертывать в сетевом оборудовании, подобно компактным SFP-модулям.
В рамках проекта будет разработан полный аналитический блок в виде монолитной интегральной схемы, объединяющей фотонные и электронные функциональные блоки на одном чипе размером всего в несколько миллиметров. Доктор Габриэль Киттлер (Gabriel Kittler), генеральный директор X-FAB Global Services GmbH, сообщил, что они специально адаптируют КМОП-технологию для квантового распределения ключей, чтобы изготавливать фотонные интегральные схемы, что в будущем позволит обрабатывать слои фотонных и электронных устройств на одной пластине. Fraunhofer IOF реализует фотонные компоненты чипа на основе нитрида кремния, включая микрооптические компоненты, блоки поляризационного анализа и ответвители. IMMS разработает электронный слой чипа, уделяя особое внимание интеграции детекторов на основе однофотонных лавинных фотодиодов (SPAD) и недавно разработанной электроники для измерения времени. Мартин Эберхардт (Martin Eberhardt), генеральный директор IMMS, отметил, что путь интеграции существующих решений IMMS на основе SPAD с Fraunhofer IOF и их переноса на квантовые приложения в интегральной фотонике является особенно перспективным. Йенский университет будет отвечать за создание испытательных установок для характеризации всех фотонных модулей.
Чтобы обеспечить возможность использования чипа в виде компактного модуля, подобного SFP, компания AIM Micro Systems займется сборкой чипа, установкой корпуса и соединением оптических и электронных компонентов с учетом промышленной применимости. Quantum Optics Jena создаст фотонный источник, гарантирующий, что для квантового распределения ключей можно будет использовать фотоны, видимые для SPAD, и построит общий демонстратор для представления результатов.
Анке Зигмайер (Anke Siegmeier), генеральный директор OptoNet e.V., отметила, что Тюрингия является одним из ведущих центров микроэлектроники и фотоники в Германии, и шесть высокоинновационных членов этой организации работают над интеграцией интегральной фотоники и квантовой связи, причем все компании расположены в Тюрингии. Она считает, что сотрудничество с региональным партнером по полупроводниковому производству X-FAB и местными исследовательскими институтами принесет Тюрингии значительные выгоды, включая передачу технологических знаний, укрепление цепочки создания стоимости и возможность переноса результатов в межотраслевые приложения.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
