مدولاتور نوري يكپارچه جهت توليد پايه‌هاي غيرباياسي متقابل براي توزيع كليد كوانتومي چهار بعدي با فوتون‌هاي ساختاريافته

Integrated Optically Modulator Generating Mutually Unbiased Bases for Four Dimensional Quantum Key Distribution with Structured Photons

چكيده بكارگيري تركيب درجات آزادي اندازه حركت زاويه‌اي مداري (OAM) و اندازه حركت زاويه‌اي اسپيني (SAM) در فوتون‌هاي ساختاريافته مدوله شده در سيستم‌هاي مخابراتي بر پايه توزيع كليد كوانتومي (QKD) ابعاد بالا موجب افزايش نرخ و امنيت انتقال اطلاعات مي‌شود. برخورداري از QKD به صورت تجاري با توليد دقيق و سريع حالت‌هاي كوانتومي كدگذاري شده امكان‌پذير است. در اين مقاله، يك مدولاتور يكپارچه الكترو-اپتيكي فركانس بالا براي دستكاري مدهاي هدايتي كدگذاري شده در حالت‌هاي OAM-SAM پيشنهاد و به صورت عددي ارزيابي شده است. مدولاتور طراحي شده داراي ساختار سيم فوتوني با هسته فعال الكترواپتيكي ليتيوم نايوبيت بر عايق (سيليكا) مي‌باشد و پايه‌هاي غيرباياسي متقابل را براي حالت‌هاي فوتوني ساختاريافته در QKD چهار بعدي توليد مي‌كند.

Utilizing combined freedom degrees of Orbital Angular Momentum (OAM) and Spin Angular Momentum (SAM) in the modulated structured photons for high dimensional Quantum Key Distribution (QKD) based telecommunication systems promises enhanced both transmission rates and security. Actual commercially QKD can be obtained by precisely and quickly generation of encoded states. This paper proposes a numerically verified integrated high-frequency electro-optical modulator for manipulation of guided modes encoded in OAM-SAM states. The modulator is designed as an electro-optically active Lithium Niobate (LN) on insulator (Silica) photonic wire configuration and can generate mutually unbiased bases for the structured photons states in 4-dimensional QKD.