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.
REFERENCES
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
).© 2014 AIP Publishing LLC.
2014
AIP Publishing LLC
You do not currently have access to this content.