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Oscillating photonic Bell state from a semiconductor quantum dot for quantum key distribution

Par Conseil national de recherches du Canada

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DOITrouver le DOI : https://doi.org/10.1038/s42005-024-01547-3
AuteurRechercher : ; Rechercher : ; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0009-0002-9850-3302; Rechercher : 1; Rechercher : ; Rechercher : 1Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0001-5163-7640; Rechercher : 1; Rechercher : ; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-5814-7510; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-5726-1063; Rechercher : ; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-4897-3376; Rechercher : Identifiant ORCID : https://orcid.org/0000-0002-1338-1397
Affiliation
  1. Conseil national de recherches du Canada. Quantique et nanotechnologies
Bailleur de fondsRechercher : Canada First Research Excellence Fund; Rechercher : Mitacs; Rechercher : CMC Microsystems; Rechercher : Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada
FormatTexte, Article
Résumé
An on-demand source of bright entangled photon pairs is desirable for quantum key distribution (QKD) and quantum repeaters. The leading candidate to generate such pairs is based on spontaneous parametric down-conversion (SPDC) in non-linear crystals. However, its pair extraction efficiency is limited to 0.1% when operating at near-unity fidelity due to multiphoton emission at high brightness. Quantum dots in photonic nanostructures can in principle overcome this limit, but the devices with high entanglement fidelity (99%) have low pair extraction efficiency (0.01%). Here, we show a measured peak entanglement fidelity of 97.5% ± 0.8% and pair extraction efficiency of 0.65% from an InAsP quantum dot in an InP photonic nanowire waveguide. We show that the generated oscillating two-photon Bell state can establish a secure key for peer-to-peer QKD. Using our time-resolved QKD scheme alleviates the need to remove the quantum dot energy splitting of the intermediate exciton states in the biexciton-exciton cascade.
Date de publication
Maison d’éditionNature Research
Licence
Dans
  • Communications Physics 7, nº 1, 62 (24 février 2024).
Langueanglais
Publications évaluées par des pairsOui
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Identificateur de l’enregistrement7de68881-a900-404a-a03f-5e41bab21fc3
Enregistrement créé2024-06-12
Enregistrement modifié2024-06-12
Date de modification :