研制低温集成量子纠缠光源

实验设置。将集成硅波导和光纤阵列置于闭合循环低温恒温器中。光纤阵列和两个片上端耦合器用于耦合输入泵浦和输出信号闲散光子。插图:使用硅波导产生频率复用光子对。连续波激光器;连续波激光器;PC，极化控制器;DWDM，密集波分复用器;超导纳米线单光子探测器。来源: 视神经节（2023）. DOI: 10.1364 / OPTICA.476712

由中国科学院中国科学技术大学郭广粲院士和任希峰教授领导的研究小组基于自发四波混频(SFWM)效应实现了低温下的量子光子源。研究结果发表在《光学》杂志上。

量子光子集成电路(QPICs)具有极高的相位稳定性和可重构性，是强大的平台，具有重要的构建模块，推动了广泛的量子信息应用，并且正在成为使用混合集成技术连接不同量子系统的可能候选者。

目前对量子光子晶体的研究主要集中在环境温度下，而许多量子元件必须在低温条件下工作。此外，为了实现可扩展的光子量子计算和不同量子系统之间的接口，量子技术必须相互兼容。因此，在室温下设计的QPICs，特别是那些涉及非线性过程的QPICs，应该能够在低温环境下工作。

研究人员之所以关注SFWM效应，是因为它在各种非线性过程和量子应用中的出色表现。他们通过研究低温操作条件下集成硅波导中的SFWM效应取得了突破。他们发现，这种效应在产生量子光子源方面仍然具有良好的性能。

然后，研究了低温光子对制备光子对源产生的噪声，并在~2 THz的带宽下进行了实验验证。

最后，在迈克尔逊干涉仪的帮助下，他们研究了频率复用的能量时间纠缠态。

中国科大研究人员通过制备低温集成量子纠缠光源，为低温非线性光子学研究提供了重要的组成部分。该结果将有利于集成可扩展量子信息应用。正如Optica的审稿人所说，本文为低温环境下集成量子光学的研究提供了有用的见解。

更多资料:冯兰田等，利用低温集成四波混频产生纠缠，光学学报(2023)。DOI: 10.1364 / OPTICA.476712

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