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High-rate intercity quantum key distribution with a semiconductor single-photon source

Light(Science & Applications) 2024年第10期13卷 2114-2123页

作者： Jingzhong Yang Zenghui Jiang Frederik Benthin Joscha Hanel Tom Fandrich Raphael Joos Stephanie Bauer Sascha Kolatschek ali hreibie Eddy Patrick Rugeramigabo Michael Jetter Simone Luca Portalupi Michael Zopf Peter Michler tefan Kuck Fei Ding institut fur Festkorperphysik Leibniz Universitat HannoverAppelstraBe 230167 HannoverGermany institut fur Halbleiteroptik und Funktionelle Grenzflachen Center for Integrated Quantum Science and Technology(IQST)and SCoPEUniversity of StuttgartStuttgartGermany Physikalisch-Technische Bundesanstalt BraunschweigGermany Laboratorium fur Nanound Quantenengineering Leibniz Universitat HannoverSchneiderberg 3930167HannoverGermany

Quantum key distribution(QKD)enables the transmission of information that is secure against general attacks by *** use of on-demand quantum light sources in QKD protocols is expected to help improve security and maximum tolerable *** quantum dots(QDs)are a promising building block for quantum communication applications because of the deterministic emission of single photons with high brightness and low multiphoton *** we report on the first intercity QKD experiment using a bright deterministic single photon source.A BB84 protocol based on polarisation encoding is realised using the high-rate single photons in the telecommunication C-band emitted from a semiconductor QD embedded in a circular Bragg grating *** the 79 km long link with 25.49 dB loss(equivalent to 130 km for the direct-connected optical fibre)between the German cities of Hannover and Braunschweig,a record-high secret key bits per pulse of 4.8 x io-5 with an average quantum bit error ratio of~0.65%are *** asymptotic maximum tolerable loss of 28.11 dB is found,corresponding to a length of 144 km of standard telecommunication *** semiconductor sources therefore challenge state-of-the-art QKD protocols and have the potential to excel in measurement device independent protocols and quantum repeater applications.

关键词： structure. quantum distribution

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