基于光纤的频谱可控量子关联光子对的制备

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。