В отличие от привычных цифровых сетей, где передаются электрические сигналы или световые импульсы, квантовые сети используют отдельные фотоны в качестве носителей информации. Главная задача квантовых систем — регистрация чрезвычайно слабых оптических сигналов. Для таких измерений важна чувствительность регистрации, потому что каждый потерянный фотон означает утерю информации. Современные эксперименты невозможны без сверхпроводящих детекторов одиночных фотонов (SNSPD, Superconducting Nanowire Single-Photon Detector).
PHOTEC SNSPD — технологичные решения в области систем квантовой связи, они объединяют детекторы, криогенные установки и специализированную электронику в единый измерительный комплекс.
Сверхпроводящие детекторы одиночных фотонов SNSPD
Основу SNSPD составляет сверхпроводящая нанопроволока, охлаждаемая до температуры менее 3К. Она поглощает фотон и происходит локальное нарушение сверхпроводимости материала, что вызывает появление короткого электрического импульса. После восстановления сверхпроводящего состояния детектор практически мгновенно готов к регистрации следующего фотона.
Квантовая телепортация через городскую волоконную сеть
В этом обзоре будет рассмотрена система квантовой телепортации, объединяющая удаленные узлы через стандартную волоконно-оптическую инфраструктуру. Цель исследования заключалась в том, чтобы показать возможность передачи квантового состояния между независимыми источниками фотонов с сохранением высокой точности даже после прохождения длинных оптических линий связи.
Экспериментальная установка включала несколько независимых фотонных источников, кремниевые фотонные интегральные схемы, системы активной компенсации задержек и сверхпроводящие детекторы одиночных фотонов PHOTEC.
На Рисунке 1 представлены результаты измерения квантовой интерференции Хонга-У-Мандела — критерия различимости одиночных фотонов. Экспериментальная видимость интерференции составила 95,3 ± 1,2%. Значит, фотоны сохраняли необходимую степень когерентности и различимости даже после передачи по волоконно-оптической линии.
Рисунок 1. Нормированное количество совпадений в эксперименте по интерференции Хонга-у-Манделя.
На Рисунке 2 представлены результаты квантовой телепортации различных поляризационных состояний фотонов. Авторы выполнили реконструкцию квантовых состояний методом квантовой томографии и сравнили экспериментальные матрицы плотности с их теоретическими аналогами. Для исследованных состояний получена точность передачи выше 90 %, что превышает классический предел для телепортации неизвестного квантового состояния.
Рисунок 2. Результаты измерений квантовой телепортации, зарегистрированные с помощью системы сверхпроводящих детекторов одиночных фотонов (SNSPD).
Измерения проводились с использованием систем PHOTEC. Подобные эксперименты предъявляют крайне высокие требования к оборудованию регистрации одиночных фотонов. Даже незначительное увеличение темнового счёта или ухудшение временного разрешения приводит к росту числа ложных совпадений и снижению точности передачи квантовой информации. Системы SNSPD компании PHOTEC обладают высокой эффективностью регистрации до 90%, а также хорошими показателями временного разрешения и темнового тока.
Заключение
Развитие квантового интернета невозможно без технологий, способных надежно регистрировать отдельные фотоны. Рассмотренное исследование демонстрирует, что именно сверхпроводящие детекторы одиночных фотонов становятся одним из ключевых элементов современных квантовых коммуникаций. Системы PHOTEC SNSPD, сочетающие современные детекторы, криогенную инфраструктуру и специализированную электронику, представляют собой эффективное решение для фундаментальных исследований, квантовой связи и разработки будущих фотонных квантовых технологий.
Список использованных источников
1. Liu D. et al. Chip-to-chip photonic quantum teleportation over optical fibers of 12.3 km // Light: Science & Applications. – 2025. – Т. 14. – р. 243.
Компания INSCIENCE — поставщик решений PHOTEC, предлагает высокоточные решения для задач лазерной стабилизации, атомной спектроскопии и квантовых технологий. С ассортиментом приборов и техническими характеристиками можно ознакомиться на сайте INSCIENCE.
Для подбора оптимальной конфигурации под Ваши задачи воспользуйтесь кнопкой запроса.