基于级联二阶非线性过程的单光子频率转换

发布时间:2018-06-11       阅读:1045


单光子的频率转换是在量子接口和量子网络中有重要应用的量子器件。我们利用级联的二阶非线性过程从实验上实现了通信波段的单光子频率转换。通过周期极化铌酸锂波导中准相位匹配的和频和差频过程我们把光子对中的signal光子精确的转换到了idler光子的频率上,并通过HOM干涉可见度证明了这一点。此外为了证明我们的频率转换器在转换过程中保持了单光子的量子特性,我们测量了转换前后的time-energy纠缠可见度。实验结果也证明了,单光子的量子特性被很好的保留了。



实验中,我们得到了0.55%的频率转换效率,这主要受限于波导承受最大输入功率的限制,理论上是可以到100%的效率。另外,我们的HOM干涉可见度为80.5%,远高于量子与经典的50%临界值。转换后的纠缠可见度也仍为88%,证明了time-energy纠缠态被保留住了,单光子的量子特性并未发生改变。




如果实验中的仪器性能得到提升之后,转换器的性能将更加出色,因此该单光子频率转换器是实现大规模量子网络的重要频率转换接口。