西安光機所片上偏振糾纏光子對產(chǎn)生技術(shù)研究取得重要進展

  ICCSZ訊   近期，中科院西安光學(xué)精密機械研究所的Brent E. Little與加拿大魁北克國立科學(xué)研究所、香港城市大學(xué)、澳大利亞墨爾本皇家理工大學(xué)等單位合作，利用非線性微環(huán)諧振腔中TE和TM模式間的自發(fā)四波混頻效應(yīng)，結(jié)合微環(huán)諧振腔的濾波選模作用，首次在集成光子芯片上產(chǎn)生了偏振糾纏光子對，該項研究成果近日發(fā)表在《Nature Communication》雜志上。

  糾纏光子對為兩個量子態(tài)彼此相關(guān)的光子，每一個光子的量子態(tài)都依賴于另一個光子，對一個光子的測量，將會影響到與它糾纏的另一個光子。糾纏光子對通常采用自發(fā)參量下變頻或自發(fā)四波混頻的方式產(chǎn)生。近年來，糾纏光子對因其在新興的量子技術(shù)領(lǐng)域(如量子通信、量子計算、量子隱形傳態(tài)、量子密碼學(xué)及量子成像等)有著顛覆傳統(tǒng)觀念的應(yīng)用而備受關(guān)注。隨著集成光學(xué)的發(fā)展，片上糾纏光子對源因其易于與電子集成電路集成而受到研究和產(chǎn)業(yè)人員的極大關(guān)注，已成為集成光學(xué)和量子光學(xué)共同的研究熱點。 西安光機所的研究成果為量子光通信和量子計算提供了新的思路和方法，將有效的推動該領(lǐng)域的發(fā)展。

  Brent E. Little在集成光學(xué)領(lǐng)域有20余年的研究經(jīng)歷，開發(fā)了高折射率差平面光波導(dǎo)技術(shù)平臺，該平臺在光通信技術(shù)領(lǐng)域和非線性光學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。基于該平臺開發(fā)的非線性微環(huán)諧振腔具有巨大的光場增強能力，結(jié)合該平臺材料的高非線性系數(shù)，在連續(xù)波非線性效應(yīng)、光參量振蕩、鎖模激光器、多通道糾纏光子對產(chǎn)生等研究方向已有十余篇論文發(fā)表在《Natrue Photonics》、《Nature Communication》等行業(yè)頂級期刊上。

  非線性微環(huán)諧振腔內(nèi)II型自發(fā)四波混頻原理示意圖。

  Sp-FWM：自發(fā)四波混頻;St-FWM：受激四波混頻;FSR：微環(huán)諧振腔的自由光譜范圍。

  偏振糾纏光子對產(chǎn)生實驗裝置圖