Details

Тема выпускной квалификационной работы: «Полупроводниковый детектор одиночных фотонов для квантовых коммуникаций». Данная работа посвящена квантовым коммуникациям и детекторам одиночных фотонов. В работе предоставлена информация об основах квантовой криптографии, а именно: механизм распределения ключей на примере протокола BB84, анализ преимуществ и недостатков систем квантовой коммуникации. Проведен обзор научно-технической литературы по видам детекторов фотонов, структуре лавинных фотодиодов, их основныхпараметров, принципов проектирования, режимам работы лавинных фотодиодов, приведены сведения о различных способах детектирования одиночных фотонов. Были изучены причины низкой скорости работы(возникновение эффекта афтерпалсинга) лавинных фотодиодов в качестве детекторов в режиме Гейгера. В работе были сформулированы основные требования к параметрам детекторов одиночных фотонов. Целью работы является изучение принципов работы полупроводниковых детекторов одиночных фотонов. Такие детекторы применяются в системах квантовых коммуникаций в качестве приемных устройств сигналов (фотонов) с различными параметрами. Предметом работы являются лавинные фотодиоды и детекторы одиночных фотонов, основанные на них.Были использованы следующие методы исследования: анализ, синтез, сравнение.

The topic of the final qualifying work: "Semiconductor detector of single photons for quantum communications". This work is devoted to quantum communications and single photon detectors. The paper provides information concerning the basics of quantum cryptography, in particular: the key distribution mechanism on the example of the BB84 protocol, an analysis of the advantages and disadvantages of quantum communication systems. A review of scientific and technical literature on the types of photon detectors, the structure of avalanche photodiodes, their main parameters, design principles, modes of operation of avalanche photodiodes, information on various methods of detecting single photons is provided. The reasons for the low operating speed (occurrence of the afterpaling effect) of avalanche photodiodes as de-tectors in the Geiger mode were studied. The paper formulated the basic requirements for the parameters of single photon detectors. The aim of the work is to study the principles of operation of semiconductor detectors of single photons. Such detectors are used in quantum communication systems as receivers of signals (photons) with various parameters. The subject of the work is avalanche photodiodes and single photon detectors based on them. The following research methods were used: the study and analysis of textbooks, articles and other sources on the topic of the work. The results of the work can be applied in the study of this topic, research and design of semiconductor detectors for single photons.

• Список сокращений
• Введение
• ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
  • 1.1. Квантовая криптография
  • 1.2. Секретный код. Алгоритмы распределения ключей
  • 1.3. Основные проблемы квантовой криптографии
  • 2.1. Краткая информация о ЛФД
  • 2.3. Кратко о проектировании ЛФД
• ГЛАВА 3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛФД
  • 3.1. Квантовая эффективность
  • 3.2. Быстродействие ЛФД
  • 3.3. Шумы умножения
  • 3.4. Лавины и «ложные фотоны» в ЛФД. Методы подавления лавин
  • 3.5. Другие параметры ЛФД
  • 3.6. Режимы работы ЛФД. Режим Гейгера
• ГЛАВА 4. ДЕТЕКТОРЫ
  • 4.1. Виды детекторов
  • 4.1.1. Вакуумные фотонные детекторы. Фотоэлектронные умножители
  • 4.1.2. Сверхпроводящие устройства
  • 4.1.3. Твердотельные фотонные детекторы
  • 4.1.4. PIN-фотодиоды
  • 4.1.5. Лавинные фотодиоды
  • 4.1.6. Гибридные фотонные детекторы
  • 4.2. Общее устройство полупроводниковых детекторов
• ГЛАВА 5. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДЕТЕКТОРОВ ОДИНОЧНЫХ ФОТОНОВ
  • 5.1. Синхронный режим работы детектора одиночных фотонов
  • 5.2. Асинхронный режим работы детектора одиночных фотонов
• Заключение
• Список использованных источников