维度网讯，Quantum Optics Jena GmbH 联合 AIM Micro Systems、X-FAB、弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所（Fraunhofer IOF）、耶拿弗里德里希·席勒大学（Friedrich Schiller University Jena）以及 IMMS，启动了为期三年的“具有单光子处理的光子集成偏振分析模块（PIC-PAM）”项目。该项目已获图林根州批准及欧盟共同资助，目标是利用硅芯片集成技术，将量子密钥分发（QKD）功能小型化并降低成本，使其更易于部署在数据中心、园区网络和关键基础设施中。
项目汇集了量子通信、光子学、半导体制造和微电子学领域的专业知识，旨在通过集成光子学与量子通信的结合，增强德国 ICT 光纤网络的网络安全。合作伙伴将开发适用于常见网络硬件的小型模块，并将光子和微电子功能集成到单个硅芯片上。芯片集成的组件包括用于测量光子量子态的偏振分析模块、用于高灵敏度信号转换的单光子探测器，以及用于高分辨率时间戳和探测评估的电子器件。
Quantum Optics Jena GmbH 总经理 Kevin Füchsel 博士指出，量子计算机预计将在未来几年内破解传统加密方法，而基于纠缠的量子密钥分发则是一种在物理层面保证安全的加密密钥生成与分发技术，其安全性不受攻击者计算能力影响。信息通过单个光子的偏振状态进行编码，任何窃听行为都会改变光子状态，从而使攻击可被检测。实现量子密钥分发需要偏振分析、单光子探测及时间戳三大组件。
弗劳恩霍夫 IOF 主任兼耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理研究所所长 Andreas Tünnermann 教授表示，实验室中使用的众多光机械组件表明，量子密钥分发的小型化和光子集成既是重大挑战也是机遇。AIM Micro Systems GmbH 总经理 Andreas Fischer 博士补充说，目标是开发一种高度集成的解决方案，使其能像小型 SFP 模块一样灵活部署在网络设备中。
项目将开发一个完整的分析单元，作为单片集成电路，在仅几毫米大小的单个芯片上集成光子和电子功能单元。X-FAB Global Services GmbH 首席执行官 Gabriel Kittler 博士介绍，他们将专门为量子密钥分发进一步开发 CMOS 工艺，用于制造光子集成芯片，使未来能在单个晶圆上处理光子和电子器件层。弗劳恩霍夫 IOF 将实现芯片基于氮化硅的光子组件，包括微光学组件、偏振分析单元及耦合器。IMMS 将开发芯片的电子层，重点集成基于单光子雪崩光电二极管（SPAD）的探测器及新开发的计时电子器件。IMMS 总经理 Martin Eberhardt 指出，将 IMMS 现有基于 SPAD 的解决方案与弗劳恩霍夫 IOF 合作，并转移到集成光子学的量子应用，这一路径特别有前景。耶拿大学将负责所有光子模块的表征测试装置。
为确保芯片能以类似 SFP 的小型模块形式使用，AIM Micro Systems 将负责芯片组装、外壳安装及光学与电子元件的连接，并考虑工业适用性。Quantum Optics Jena 将创建光子源，确保量子密钥分发能使用 SPAD 可见的光子进行，并将构建整体演示器展示成果。
OptoNet e.V. 总经理 Anke Siegmeier 表示，图林根是德国微电子和光子学领先中心之一，该组织六名高度创新的成员正致力于集成光子学与量子通信整合的创新，所有公司均位于图林根。她认为，与区域半导体制造合作伙伴 X-FAB 及当地研究机构的合作，将为图林根带来技术知识转移、价值链加强及成果向跨行业应用的可转移性等显著利益。
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