タイミング制御可能な単一光子源の開発とそれを用いたHong-Ou-Mandel状態生成の研究

Olavo Cosme, Sonia Rabelo Padua, A Bovino Fabio +3 more

雷宇航 Yu-hang LEI, 赵雯 Wen ZHAO, 崔亮 Liang CUI +1 more

Hong-Ou-Mandel干涉指不可区分的两个光子分别从两个输入口入射进光学分束器后，倾向于从光学分束器同一输出口出射的现象，在量子信息领域具有广泛应用。作为一种双光子干涉现象，Hong-Ou-Mandel干涉可见度取决于两个入射光场的模式不可区分性，即两者在不同自由度下的模式匹配程度。对于独立脉冲光场的Hong-Ou-Mandel干涉，入射场时间模式的匹配程度是决定干涉图样的关键因素。由此，以锁模激光为光源，以不等臂Mach-Zehnder干涉仪为主要结构的双光子干涉装置可以通过测量干涉图样反映两臂光场的时间模式信息，例如线性啁啾和脉宽，从而实现对光学介质色散的测量。通常，Hong-Ou-Mandel干涉图样需要由两个探测器同步测量的符合计数描绘；本文基于锁模脉冲序列的相干性，提出了一种从单个探测器不同时刻的光子计数事件中统计符合计数，获得干涉图样的方案，该方案涉及两对脉冲间的双光子干涉。实验结果表明，新方案测得的干涉图样可以与实际的Hong-Ou-Mandel干涉图样互补，能用于色散测量等应用。该方法有助于实验装置的简化，对提高装置可靠性具有重要意义。

P. Moutard

元一 大津

修 廣田

高传武 GAO Chuanwu, 李军刚 LI Jungang, 温佩轩 WEN Peixuan +5 more

基于Hong-Ou-Mandel干涉的光子计量技术利用全同光子在分束器上的量子干涉效应，对光子不可区分性极为敏感，是评估量子光源和实现超高精度测量的核心工具。首先介绍了光子计量的基本原理和几种常见的光子计量方法，随后阐述了Hong-Ou-Mandel干涉的理论，并展示了基于自发参量下转换纠缠源的实验方案。实验中，通过高精度符合测量，获得了高达85.3%的干涉可见度，验证了光子对的高度不可区分性。通过与多模光纤的对比实验，进一步揭示了空间模式纯度对干涉质量的决定性影响。此外，系统综述了Hong-Ou-Mandel干涉在单光子源性能表征、高精度时间延迟测量及量子增强光谱学中的前沿应用。最后，展望了该技术在芯片级集成、多光子干涉方案等方向的发展前景与挑战。