研究人员) JODOI Takeshi，研究助理（研究时）、FUKUDA Daiji，物理测量研究所首席高级研究员、TSURUTA Tetsuya，量子人工智能技术全球商业研究与开发中心（G-QuAT）研究员
量子技术有望显着改变我们的生活和社会。其中，利用光子（光的最小单位）的应用正在吸引全世界研究和工业界的关注。例如，理论上被认为不可能窃听的量子密码学，是一种旨在利用光子不可分割的事实来实现安全通信的技术。此外，利用光子的量子特性高速执行复杂计算的光量子计算机也正在朝着实际应用方向发展。
要实现这些量子技术的广泛采用，必须正确处理光子并准确测量从光源到达探测器的光子数量。光子的能量极弱，因此评估光子探测器的探测性能非常困难。到目前为止，即使在光通信中使用的 C 波段（1530 nm 至 1565 nm）内，此类评估也仅限于狭窄的波长范围。无论是旨在通过波长复用加速量子密码学还是扩大光学量子计算机的规模，都有必要评估光子探测器在整个 C 波段光谱上的性能。
AIST 的研究人员开发了一种波长可调光源，能够精确控制单光子单位的输出，涵盖光通信中使用的 C 波段（1530 nm 至 1565 nm）。光子是光（电磁波）的最小单位，与电子和夸克一样是基本粒子之一。通过高精度控制光子，可以实现量子通信、量子计算等尖端技术。为了实现这一目标，需要在单光子水平上检测用于光通信的波长带中的弱光。然而，到目前为止，还无法准确评估光子探测器在整个 C 波段探测到的光子比例。主要挑战是缺乏能够在该波段内的任何波长提供精确数量的光子的光源——波长可调的“光子尺”。
在这项研究中，我们开发了一种可溯源到激光功率国家标准的波长可调光源（标准量子光源）。通过使用该源作为光子标尺，我们建立了一种技术，可以在光通信中使用的整个 C 波段波长范围内高精度测量光子探测器的性能。该技术使光学传感器的可靠性能够保证与激光功率国家标准相同的精度水平，不仅针对特定波长，而且在整个C波段范围内。有望提高量子密码学的安全性和光量子计算机的精度。
期刊：光学与激光技术
论文标题：C 波段波长下过渡边缘传感器检测效率的评估
作者：Takeshi Jodoi、Tetsuya Tsuruta、Mauro Rajteri 和 Daiji Fukuda
DOI：https://doiorg/101016/joptlastec2025113414