We report room temperature operation of telecom wavelength single-photon detectors for high bit rate quantum key distribution (QKD). Room temperature operation is achieved using InGaAs avalanche photodiodes integrated with electronics based on the self-differencing technique that increases avalanche discrimination sensitivity. Despite using room temperature detectors, we demonstrate QKD with record secure bit rates over a range of fiber lengths (e.g., 1.26 Mbit/s over 50 km). Furthermore, our results indicate that operating the detectors at room temperature increases the secure bit rate for short distances.

1.
C. H.
Bennett
and
G.
Brassard
, in
Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems and Signal Processing, Bangalore, India, 9–12 December 1984
(
IEEE
,
New York
,
1984
), pp.
175
179
.
2.
N.
Lütkenhaus
and
A. J.
Shields
,
New J. Phys.
11
,
045005
(
2009
).
3.
V.
Scarani
,
H.
Bechmann-Pasquinucci
,
N. J.
Cerf
,
M.
Dušek
,
N.
Lütkenhaus
, and
M.
Peev
,
Rev. Mod. Phys.
81
,
1301
(
2009
).
4.
M.
Peev
,
C.
Pacher
,
R.
Alléaume
,
C.
Barreiro
,
J.
Bouda
,
W.
Boxleitner
,
T.
Debuisschert
,
E.
Diamanti
,
M.
Dianati
,
J. F.
Dynes
 et al,
New. J. Phys.
11
,
075001
(
2009
).
5.
M.
Sasaki
,
M.
Fujiwara
,
H.
Ishizuka
,
W.
Klaus
,
K.
Wakui
,
M.
Takeoka
,
S.
Miki
,
T.
Yamashita
,
Z.
Wang
,
A.
Tanaka
 et al,
Opt. Express
19
,
10387
(
2011
).
6.
M.
Lucamarini
,
K. A.
Patel
,
J. F.
Dynes
,
B.
Fröhlich
,
A. W.
Sharpe
,
A. R.
Dixon
,
Z. L.
Yuan
,
R. V.
Penty
, and
A. J.
Shields
,
Opt. Express
21
,
24550
(
2013
).
7.
A. R.
Dixon
,
Z. L.
Yuan
,
J. F.
Dynes
,
A. W.
Sharpe
, and
A. J.
Shields
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
161102
(
2010
).
8.
S.
Wang
,
W.
Chen
,
J.-F.
Guo
,
Z.-Q.
Yin
,
H.-W.
Li
,
Z.
Zhou
,
G.-C.
Guo
, and
Z.-F.
Han
,
Opt. Lett.
37
,
1008
(
2012
).
9.
N. A.
Peters
,
P.
Toliver
,
T. E.
Chapuran
,
R. J.
Runser
,
S. R.
McNown
,
C. G.
Peterson
,
D.
Rosenberg
,
N.
Dallmann
,
R. J.
Hughes
,
K. P.
McCabe
,
J. E.
Nordholt
, and
K. T.
Tyagi
,
New J. Phys.
11
,
045012
(
2009
).
10.
K. A.
Patel
,
J. F.
Dynes
,
I.
Choi
,
A. W.
Sharpe
,
A. R.
Dixon
,
Z. L.
Yuan
,
R. V.
Penty
, and
A. J.
Shields
,
Phys. Rev. X
2
,
041010
(
2012
).
11.
B.
Fröhlich
,
J. F.
Dynes
,
M.
Lucamarini
,
A. W.
Sharpe
,
Z. L.
Yuan
, and
A. J.
Shields
,
Nature
501
,
69
(
2013
).
12.
R. Y. Q.
Cai
and
V.
Scarani
,
New J. Phys.
11
,
045024
(
2009
).
13.
M.
Lucamarini
,
J. F.
Dynes
,
Z. L.
Yuan
, and
A. J.
Shields
,
Proc. SPIE
8542
,
85421K
(
2012
).
14.
B.
Cabrera
,
R. M.
Clarke
,
P.
Colling
,
A. J.
Miller
,
S.
Nam
, and
R. W.
Romani
,
Appl. Phys. Lett.
73
,
735
(
1998
).
15.
A. P.
Vandevender
and
P. G.
Kwiat
,
J. Mod. Opt.
51
,
1433
(
2004
).
16.
J. S.
Pelc
,
L.
Ma
,
C. R.
Phillips
,
Q.
Zhang
,
C.
Langrock
,
O.
Slattery
,
X.
Tang
,
and M. M.
Fejer
,
Opt. Express
19
,
21445
(
2011
).
17.
F.
Grosshans
,
G. V.
Assche
,
J.
Wenger
,
R.
Brouri
,
N. J.
Cerf
, and
P.
Grangier
,
Nature
421
,
238
(
2003
).
18.
Z. L.
Yuan
,
B. E.
Kardynal
,
A. W.
Sharpe
, and
A. J.
Shields
,
Appl. Phys. Lett.
91
,
041114
(
2007
).
19.
N.
Namekata
,
S.
Sasamori
, and
S.
Inoue
,
Opt. Express
14
,
10043
(
2006
).
20.
Y.
Nambu
,
S.
Takahashi
,
K.
Yoshino
,
A.
Tanaka
,
M.
Fujiwara
,
M.
Sasaki
,
A.
Tajima
,
S.
Yorozu
, and
A.
Tomita
,
Opt. Express
19
,
20531
(
2011
).
21.
J. C.
Campbell
,
W.
Sun
,
Z.
Lu
,
M. A.
Itzler
, and
X.
Jiang
,
IEEE J. Quantum Electron.
48
,
1505
(
2012
).
22.
A.
Restelli
,
J. C.
Bienfang
, and
A. L.
Migdall
,
Appl. Phys. Lett.
102
,
141104
(
2013
).
23.
K. A.
Patel
,
J. F.
Dynes
,
A. W.
Sharpe
,
Z. L.
Yuan
,
R. V.
Penty
, and
A. J.
Shields
,
Electron. Lett.
48
,
111
(
2012
).
24.
N.
Walenta
,
T.
Lunghi
,
O.
Guinnard
,
R.
Houlmann
,
H.
Zbinden
, and
N.
Gisin
,
J. Appl. Phys
112
,
063106
(
2012
).
25.
N.
Walenta
,
A.
Burg
,
D.
Caselunghe
,
J.
Constantin
,
N.
Gisin
,
O.
Guinnard
,
R.
Houlmann
,
P.
Junod
,
B.
Korzh
,
N.
Kulesza
 et al, preprint arXiv: 1309.2583 (
2013
).
26.
N.
Namekata
,
S.
Adachi
, and
S.
Inoue
,
Opt. Express
17
,
6275
(
2009
).
27.
G.
Wu
,
C.
Zhou
,
X.
Chen
, and
H.
Zeng
,
Opt. Comm.
265
,
126
(
2006
).
28.
D. S.
Bethune
,
W. P.
Risk
, and
G. W.
Pabst
,
J. Mod. Opt.
51
,
1359
(
2004
).
29.
P.
Eraerds
,
M.
Legré
,
J.
Zhang
,
H.
Zbinden
, and
N.
Gisin
,
J. Lightwave Technol.
28
,
952
(
2010
).
30.
M.
Ren
,
X.
Gu
,
Y.
Liang
,
W.
Kong
,
E.
Wu
,
G.
Wu
, and
H.
Zeng
,
Opt. Express
19
,
13497
(
2011
).
You do not currently have access to this content.