양자 키 분배(Quantum key distribution, QKD) 시스템은 양자역학에 의해 이론적으로 무조건적인 보안을 입증해 왔으나, 확장성과 비용의 장벽이 QKD 시스템 산업의 빠른 성장을 제한하고 있다. 칩 상에 QKD 시스템을 통합함으로써 보안 양자 통신 기술에서의 광범위한 채택이 가능해졌지만, 최적화된 플랫폼과 설계는 여전히 연구 중이다. 본 연구에서는 박막 리튬 니오베이트(Thin-film lithium niobate, TFLN)를 이용하여 BB84 QKD 프로토콜을 위한 단일체(monolithic) 양자 포토닉 회로를 제작하였다. 이는 우수한 재료 특성을 바탕으로 한 칩 하나 위에서 능동 및 수동 소자를 모두 구성할 수 있도록 유연한 설계를 가능하게 한다. 송신기 및 수신기 양쪽의 제안된 회로 설계는 동일하여, 안정적인 동작과 대량 생산을 용이하게 한다. 본 장치를 사용하여 현장에서 배치된 양자 채널을 통한 QKD를 시연하였으며, 그 성능은 최첨단 수준과 비교 가능하였다. 이러한 결과는 양자 통신 기술에서 TFLN의 잠재력을 입증하였다.

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