低维量子结构与调控教育部重点实验室, 物质微结构与功能湖南省重点实验室, 物理系和量子效应及其应用协同创新中心, 湖南师范大学, 湖南 长沙 410081
混合腔光力系统同时包含一次和二次光力相互作用。本文研究了混合腔光力系统中的双光子散射问题。在Wigner-Weisskopf框架下,通过求解散射过程,获得了混合腔光力系统散射态的解析表达式,揭示了双光子散射的4个物理过程:1)双光子均被直接反射,不进入腔中;2)一个光子被直接反射,另一个光子入射进腔中;3)两个光子按次序先后入射进腔中,但腔中最多只有一个光子;4)两个光子均入射进腔中。通过分析双光子散射谱,发现在该散射过程中可以产生双光子频率反关联,并且发现了混合腔光力系统中的参数与双光子散射谱特性之间的联系。该研究不仅提供了一种产生关联光子对的散射方法,而且提出了一种表征光力系统参数的光谱方法。
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
光纤中的三阶非线性效应可用于多种量子态的制备,为量子信息的研究提供了一种有效的工具。光纤波导结构具有非线性作用长度长以及传输损耗低的特点,这可使非线性效应显著增强;而且波导结构中所产生的量子态具有纯净的空间模式,这有利于量子态的收集和操控;此外现有光纤和光纤器件具有工艺成熟、稳定高效和成本低廉的特点,这使得基于光纤的量子光源具有小型化、低成本以及可与现有光纤网络高效集成的优势。对基于光纤的量子关联光子对的制备工作进行回顾,主要内容包括利用不同种类的光纤实现不同波段、不同频谱特性的关联光子对,以及不同自由度的纠缠关联光子对。
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 教育部光电信息技术科学重点实验室, 天津 300072
利用光子晶体光纤中产生的一对波长可分别在750 nm～880 nm和1 310 nm～1 620 nm范围内连续调谐的量子关联光子, 对一台待测单光子探测器在覆盖O, C和L三个通信波段的多个选定波长处进行了量子效率的标定测量。该方法可用于在这三个波段内任意波长处绝对标定单光子探测器的量子效率。
单光子探测器 量子效率 关联光子对 绝对标定 single photon detector quantum efficiency correlated photon pairs absolute calibration
1 山西大学光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室,山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心,山西 太原 030006
本文在87Rb冷原子系综中通过自发拉曼散射过程进行了量子关联光子对产生的实验研究,测量了关联光子对的产生率和二阶关联函数g(2)随写光激发率、读光功率以及写光失谐等实验参数的关系曲线。结果表明:随着写光激发率的增加,光子对产生率线性增加,g(2)则不断减小;在小的读光功率处,光子对产生率和g(2)随着读光功率增加而增大,当读光功率超过30 mW后,产生率和g(2)随着读光功率增加反而有所下降;写光频率失谐为-5 MHz时光子对产生率和g(2)均达到最低,增大或减小写光失谐产生率和g(2)均逐渐增加。通过选取合适的实验参数,光子对产生率达到18对／秒,同时g(2)为106。本文的研究结果为产生高质量的纠缠源提供了实验基础。
冷原子系综 自发拉曼散射 量子关联光子对 二阶关联函数 cold atomic ensemble spontaneous raman scattering quantum correlated photon pairs the second-order correlation function
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
基于光纤中自发四波混频过程的量子关联(光子源)对近年来得到了广泛的关注和深入的研究,展现了其在量子信息处理中的应用潜力。由于不同的信息处理任务对关联光子对的特性具有不同的要求,本文对基于色散位移光纤、标准单模光纤、光子晶体光纤以及微纳光纤产生的关联光子对的特性进行了比较。文中通过分析各类光纤介质所产生的关联光子对的纯度、波段和频谱关联性等,指出了采用不同光纤为非线性介质时具有的优势和局限性,从而为探索基于光纤的量子关联光子对源在量子信息处理中的应用提供了参考和依据。
量子关联光子对源 光纤 特性比较 频谱关联性 Source of quantum correlated photon pairs Fiber Characteristics comparison Spectral property
天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
实验演示了一台全光纤量子关联光子对源。该量子光源的全部器件均集成在一个3U标准机盒中，其脉冲抽运光的重复频率约为20 MHz, 输出的信号与闲置光子波长均在1550 nm通信波段，且带宽均约为0.55 nm。输出光子对的亮度最高可达每秒4×105对，当光子对的亮度约为每秒104对时，其符合计数与随机符合计数之比为10，说明信号和闲置光子之间存在很强的量子关联。该量子光源空间模式纯净，工作位置便于移动，可以低损耗地与现有的光纤通信网络耦合。
量子光学 关联光子对 四波混频 光纤 量子通信
天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
光纤中基于三阶(克尔)非线性效应的自发四波混频是制备量子关联光子对的有效方法之一。若采用商售高非线性光纤作为产生光子对的非线性介质，则有利于减小所需光纤的长度，从而缩小实验装置体积并降低对于抽运源的要求。利用脉冲光抽运20 m的高非线性光纤产生通讯波段的频率近简并关联光子对，研究了光纤的弱双折射特性对于光子对产生的影响。当抽运光沿高非线性光纤的偏振轴入射时，具有最大的光子对产生效率，且光子对绝大部分与抽运光偏振平行；抽运光沿与光纤偏振轴45°入射时，光子对的产生效率最小，约为最大值的80%。
量子光学 关联光子对 四波混频 高非线性光纤 弱双折射 光学学报
2011, 31(10): 1027001
天津大学精密仪器与光电子工程学院, 教育部光电信息技术科学重点实验室 天津 300072
为了研究光子晶体光纤在800 nm波段关联光子对的频谱特性, 基于自发四波混频得到了脉冲抽运光产生的光子对的相位匹配函数和频谱函数。数值计算、证明闲频光中心波长取796 nm时的频谱对称性最好; 在假设闲频光频率为单一频率的前提下, 利用简化频谱函数的表达式, 通过改变光子晶体光纤零色散点色散斜率和非线性系数, 以及抽运光的入射中心波长, 进一步讨论了抽运光和光子晶体光纤参数变化对信号光和闲频光频谱函数的影响及变化规律。提出了有利于产生高纯度纠缠光子对的光纤参数和抽运光参数, 结果对于在800 nm波段发展光子晶体光纤纠缠光子源的实验具有指导和参考意义。
量子光学 关联光子对 四波混频 光子晶体光纤 纠缠光子源
