基于光纤的频谱可控量子关联光子对的制备

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11074186
项目类别：
面上项目
资助金额：
45.0万
负责人：
李小英
依托单位：
天津大学
学科分类：
A2205.光量子物理和量子光学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
崔亮；马晓欣；王堃；杨磊；赵宁波；
关键词：
光纤关联光子对频谱特性

项目摘要

量子关联光子对是研究量子信息的重要资源，对于不同的信息处理任务，人们不仅关心它的亮度和纠缠的自由度等参数，其中心波长和频谱特性也非常重要。对于通过自发参量过程产生的光子对而言，其频谱特性特性不仅与泵浦光的频谱有关，还与非线性介质的色散特性有关。由于光子晶体光纤具有色散可控的特性，我们拟利用光子晶体光纤产生频谱可控的量子关联光子对。在理论方面，我们将根据对已有光纤色散参数的测量结果，计算不同的位相匹配条件下，自发四波混频过程所产生光子对的频谱特性及其影响因素；在实验方面，我们将利用不同中心波长和脉冲宽度的脉冲光泵浦光子晶体光纤，产生具有不同频谱特性的关联光子对，包括适用于研究不同光源间量子干涉的频谱可分解的光子对，也包括适用于研究量子相干层析成像的宽带宽频率反关联光子对。

结项摘要

量子关联光子对是量子信息技术的重要资源。对于不同的信息处理任务，人们不仅关心它的亮度和关联的自由度等参数，其中心波长和频谱特性也非常重要。我们以光纤锁模激光器为泵浦源，利用光纤中的不同位相匹配条件下的自发四波混频，产生了频谱可控光子对，并积极探索其在制备其它量子态、量子通讯和精密测试中的应用。所完成的主要工作如下。（1）利用色散可控的微纳光纤和光子晶体光纤，在其中产生了大失谐的高纯度量子关联光子对。（2）研究了脉冲泵浦光、以及信号和闲置光子的啁啾对光子对频谱特性和信号和与置光子时间模式的影响，说明为了提高独立光源间的双光子干涉的可见度，不仅需要优化光子对的频谱函数，而且对脉冲光的啁啾进行适当的管理。（3）深入研究影响光子对频谱特性的因素，利用光子晶体光纤的色散可控特性并通过控制和调整脉冲泵浦光的中心波长和脉宽，获得了频率正相关、频率反相关，以及频率不相关的光子对。（4）探索频谱可控光子对的应用，包括利用光子晶体光纤中产生的频率不相关光子对，制备了模式接近单模的高纯度E波段宣布式单光子；利用色散非对称sagnac光纤环演示量子光开关；以及利用光子对的频谱特性的测量来推测待测光子晶体光纤的结构参数。.由于所采用的实验装置具有进一步小型化和仪器化的可能，所以，我们的研究成果对高效率地制备纯态单光子源和研制实用化的适用于不同信息处理任务的频谱可调谐量子关联光子对源具有重要的实用价值。此外，所完成的对脉冲光泵浦的参量过程产生光子对频谱特性的研究，对揭示超快条件下光子的量子相干性有重要的科学意义。