基于硅波导的简并双光子量子干涉

摘要

简并的时间-能量关联光子对作为一种重要的量子资源,有着众多用途,如量子模拟和量子测量等.本文以硅纳米线为载体,基于自发的非简并四波混频首先制备出中心波长为1550nm,3dB线宽为0.1nm的简并的时间-能量关联双光子对,并利用臂长时间差为90.1ps的MZI实现量子干涉,因为MZI两臂长的时间差(90.1ps)大于单光子相干时间(80ps),小于单光子探测器电子跳动时间(271ps),所以理论上量子干涉可见度为50％,实际测量值为48.95％±3.62％(图1.b),干涉周期是经典光干涉(图1.a)周期的一半.当MZI臂长时间差小于单光子相干时间时,量子干涉可见度将高于50％.因此利用硅纳米线产生双光子,同时利用微环谐振腔滤波,制备出3dB线宽为0.03nm,中心波长为1548.2.8nm的简并的时间-能量相关双光子对,此时MZI的臂长时间差小于单光子相干时间(200ps),实验测得量子干涉可见度提高到73.40％±7％(图1.c),干涉周期同样为π.