高维量子胶葛光源制备又辟门路

 
 
高维量子胶葛光源制备又辟门路  
 

基于超构透镜阵列的量子光源系统

 

 

6月26日，美国《科学》报道了南京大学固体微布局物理国度重点尝试室研究团队与相助者在高维量子胶葛光源研究中取得的重大打破。研究人员利用超构透镜阵列与非线性晶体团结，乐成的制备出高维路径胶葛和多光子光源，打破了现有量子光源的技能瓶颈和信息编码维度限制，对付成长具有更高信息容量和更高安详性的量子信息技能具有重要意义。

 

量子信息是今朝国际上最前沿、最活泼的研究规模之一。跟着光量子信息技能的成长，现有的基于非线性光学进程的胶葛量子光源在维度扩展以及光子数增加方面面对着光学系统巨大、可集成度低、不变性弱等问题，并不能满意量子通讯、量子计较、量子计量等规模对付高维、多光子的实用化需求，制约着光量子信息朝着大局限集成偏向成长。最近，一种称之为“超构外貌”的微布局薄膜质料的研究与成长为量子光源及光量子信息技能的成长提供了一条全新的路径。

 

固体微布局国度重点尝试室传授、中科院院士祝世宁与传授王振林团队一直致力于光学超构质料和超构外貌的研究。最近尝试室副传授王漱明、传授李涛等在超构透镜设计和成像的研究方面取得了一系列重大的希望。他们提出相位拆分道理，办理了通过超构外貌质料实现透镜成像的宽带消色差问题，设计出可见光宽带持续消色差超构透镜，实现了白光照明成像以及彩色图片成像。这是国际上现有报道中首次利用超构外貌实现的全彩成像的案例。

 

在此研究基本上，研究人员将超构透镜与非线性光学晶体（β相偏硼酸钡晶体，简称BBO晶体）组合在一起，构玉成新的超构外貌量子光源系统。他们设计并制备出10×10的超构透镜阵列，利用泵浦激光入射到该系统，超构透镜阵列将泵浦激光匀称的分成10×10份，并在BBO晶体中聚焦；聚焦的泵浦光在BBO中产生自发参量下转换进程，发生一系列信号/闲置光子对，理论上这一布局制备出的路径胶葛光子的维度为100，也能发生多光子。假如增加透镜阵列数，胶葛光子的维度还可以进一步提高。

 

制备的高维胶葛态的表征

 

 

尝试上，研究人员回收波长为404纳米的持续激光作为泵浦光，丈量了由超构透镜阵列中差异的超构透镜发生的光子之间的胶葛特性。尝试测得所组成的二维、三维以及四维路径胶葛态的保真度别离到达98.4%，96.6%和95.0%。不只如此，超构透镜具有机动的光场调控本领，可以对光场的相位、偏振、振幅等集成调控，从而进一法式制胶葛态。

 

在该项事情中，研究团队通过对超构透镜的相位设计，对所制备的量子胶葛态举办了风雅的相位编码，并通过尝试举办了很好的证明。别的，该系统也可以用于制备浅易紧凑的多光子源。尝试中操作415纳米的飞秒激光作为泵浦源，别离丈量了由该系统制备的4光子和6光子的切合曲线，并展示了4光子Hong-Ou-Mandel过问干与的功效，获得很高的过问干与比拟度，证明发生的多光子量子光源具有很好的性质。

 

制备的多光子态的表征