西安光机所片上偏振纠缠光子对产生技术研究取得重要进展

  ICCSZ讯   近期，中科院西安光学精密机械研究所的Brent E. Little与加拿大魁北克国立科学研究所、香港城市大学、澳大利亚墨尔本皇家理工大学等单位合作，利用非线性微环谐振腔中TE和TM模式间的自发四波混频效应，结合微环谐振腔的滤波选模作用，首次在集成光子芯片上产生了偏振纠缠光子对，该项研究成果近日发表在《Nature Communication》杂志上。

  纠缠光子对为两个量子态彼此相关的光子，每一个光子的量子态都依赖于另一个光子，对一个光子的测量，将会影响到与它纠缠的另一个光子。纠缠光子对通常采用自发参量下变频或自发四波混频的方式产生。近年来，纠缠光子对因其在新兴的量子技术领域(如量子通信、量子计算、量子隐形传态、量子密码学及量子成像等)有着颠覆传统观念的应用而备受关注。随着集成光学的发展，片上纠缠光子对源因其易于与电子集成电路集成而受到研究和产业人员的极大关注，已成为集成光学和量子光学共同的研究热点。 西安光机所的研究成果为量子光通信和量子计算提供了新的思路和方法，将有效的推动该领域的发展。

  Brent E. Little在集成光学领域有20余年的研究经历，开发了高折射率差平面光波导技术平台，该平台在光通信技术领域和非线性光学领域有着巨大的应用潜力。基于该平台开发的非线性微环谐振腔具有巨大的光场增强能力，结合该平台材料的高非线性系数，在连续波非线性效应、光参量振荡、锁模激光器、多通道纠缠光子对产生等研究方向已有十余篇论文发表在《Natrue Photonics》、《Nature Communication》等行业顶级期刊上。

  非线性微环谐振腔内II型自发四波混频原理示意图。

  Sp-FWM：自发四波混频;St-FWM：受激四波混频;FSR：微环谐振腔的自由光谱范围。

  偏振纠缠光子对产生实验装置图