芯-器-机-网：低成本化量子通信研发实践与思考.pdf

1、Information Classification:General芯-器-机-网：低成本化量子通信研发实践与思考会议：2024 深圳光博会日期：2024.09.12汇报人：钱懿 浙江九州量子信息技术股份有限公司 量子设备产品线总监Information Classification:General提纲量子通信设备的成本构成集成光芯片是否能解决量子通信的成本问题九州量子的混合式低成本方案描述组网的成本问题未来展望Information Classification:General量子通信设备：芯-器-机-网四个层面芯片封装器件系统方案组网光芯片裸片电芯片裸片光电封装器件电芯片封装芯器机网Inf

2、ormation Classification:General量子通信设备的成本构成QKD主流门类DV-QKD 偏振编码DV-QKD 时间-相位编码CV-QKD GG02随路本振典型团队国盾量子九州量子北邮喻松教授团队光源器件DFB激光器DFB激光器窄线宽激光器信号调制器件铌酸锂调制器x2，Sagnac环铌酸锂调制器x2，光纤AMZI铌酸锂调制器x35，光纤AMZI链路控制器件电动偏振控制器偏振复用或者扰偏方案电动偏振控制器 or DSP信号解调器件电动偏振控制器铌酸锂调制器x1，光纤AMZI铌酸锂调制器x1，光纤AMZI光电探测器件单光子探测器x4单光子探测器x2平衡探测器x12高成本略高成

3、本成本可控光电器件一般占到QKD全套物料成本的比重超过50%!拿货量较少的情况下，铌酸锂器件、SPAD器件的单件价格较高！Information Classification:General量子通信设备的成本构成 BB84协议链路拆解工信部行业标准：基于诱骗态BB84协议的量子密钥分发系统常规的DFB激光器需要较大边模抑制比脉冲通过外部电路产生强度调制模块需要较大消光比需要较好的线性度需要容易的偏置点控制本质上都是相位调制偏振态情况下对TE/TM插入相位时间态情况下对时间位置插入相位本质上都是相位调制偏振态情况下对TE/TM插入相位时间态情况下对时间位置插入相位主动解码：2只SPAD被动解码:

4、4只SPAD空间换时间降频方案：1只SPADInformation Classification:General量子通信设备的成本构成 如何降成本系统层面更优异的设计，降低对光电器件的需求？增加拿货量，压低单价？通过新的集成光子芯片技术，降低成本？通过IDM模式降低成本？组网层面的拓扑优化和时分复用方案？优化人力成本？优化生产流程？Information Classification:General集成光芯片材料的选取 以BB84发端为例SiSiN/SiOxNySiO2InPTFLN配合单激光器，高速率主动折射率变化支持，但改变折射率引发波导损耗变化不支持需要改成多个激光器被动编码模式不支持需

5、要改成多个激光器被动编码模式支持，但改变折射率引发波导损耗变化支持，且改变折射率不引发波导损耗变化支持偏振自由度操控支持不支持不支持支持支持支持时间位置自由度操控支持支持支持支持支持较低损耗给外部功率反馈留足余量不理想非常理想非常理想不理想非常理想较小尺寸，易于通用管壳封装非常理想理想不理想一般一般半波电压考虑到1.5Pi相位差调制情形非常高5-6V难以兼顾低损耗和低半波电压N/AN/A高低3V左右可以兼顾低损耗和低半波电压总体评价做编码器较为合适对驱动电路不友好PDL效应尚未纳入标准做被动编码非常合适做时间相位被动编码非常合适可与光源全集成但尚无业界报导做编码器的最佳选择Informatio

6、n Classification:General集成光芯片材料的选取 以BB84收端为例SiSiN/SiOxNySiO2InPTFLN高速率主动折射率变化(主动测量基选择)支持，但改变折射率引发波导损耗变化不支持不支持需要改成多个激光器被动编码模式支持，但改变折射率引发波导损耗变化支持，且改变折射率不引发波导损耗变化低损耗被动测量基选择一般非常理想非常理想不理想非常理想支持偏振自由度解码支持支持不支持支持支持支持时间位置自由度解码支持支持支持支持支持较低损耗不造成探测端计数大幅度下降不理想非常理想非常理想不理想非常理想较小尺寸，易于通用管壳封装非常理想理