> 数据图表如何了解片上 VOA 寄生电致发光实验测量结构2026-4-04.3.4. 片上 QKD 发射端 VOA 发光侧信道：广西大学 Li 团队揭示 1107nm 寄生电致发光安全风险 2026 年 4 月，广西大学、中国信息通信科技集团等机构组成的 Zijian Li 团队在arXiv 发布题为Security Risks of VOA-Induced Luminescence in Chip-Based quantum key distribution的论文。论文研究片上量子密钥分发系统中基于 p-n 结的可变光衰减器 VOA，理论和实验表明，电偏置 VOA 会产生自发寄生电致发光，并可能形成此前未被充分关注的波长分辨侧信道。 集成光子技术被视为规模化 QKD 的重要路径，能够提升系统紧凑性、稳定性并兼容半导体工艺。片上 QKD 发射端通常集成激光器、调制器、编码器和 VOA 等器件，其中 VOA 用于强度控制。论文指出，现有安全分析多从协议和理想器件假设出发，而实际集成光子器件中量子与经典功能紧密共存，非理想物理过程可能泄露额外信息。 研究团队首先分析了硅基 VOA 的物理结构。典型 VOA 在 SOI 平台上由硅衬底、埋氧层、硅肋波导、pn掺杂区和金属电极构成，形成横向 p-i-n 二极管。正向偏置时，载流子注入波导区域，通过等离子体色散效应改变吸收系数，从而实现光衰减。但同一载流子注入过程也会导致电子-空穴复合，类似 LED 中的发光机制，因此理论上会产生寄生电致发光。 实验部分使用单光子灵敏光谱测量方法，对片上 VOA 发光进行验证。论文报告，在外部光源关闭、VOA 正向偏置条件下，探测到的光子计数随驱动电压变化，说明发光源于电偏置 VOA 本身。进一步通过片上 Mach-Zehnder 干涉结构测量发射中心波长，团队得到 VOA 发射波长约为 1107nm，与硅本征辐射复合波长接近，并明显区别于 QKD 常用 C 波段信号。 这种波长分离使攻击者可能通过波分器分离寄生光子，在不直接扰动编码量子态的情况下获取侧信道信息。论文分别分析 VOA 位于编码器前后两类架构。在编码器前置场景中，VOA 寄生光可随信号一起经过编码模块，形成可被窃听者利用的波长分裂攻击在编码器后置场景中，VOA 发光可作为额外光源，影响接收端对密钥率和安全参数的估计。数值安全分析显示，即使很弱的寄生发光也可能带来不可忽略的信息泄漏。 论文还模拟了寄生发光对安全密钥率和传输距离的影响，指出在特定 VOA 驱动电压和脉宽条件下，最大安全传输距离会明显下降提高 VOA 驱动电压或增大信号脉宽会增加寄生发光相关泄漏。研究团队认为，未来片上 QKD 系统需要把器件级安全纳入设计，包括优化 VOA 工作条件、增加波长滤除结构、改进发射端架构和开展更全面的组件级侧信道测试。国泰海通科技传媒
