张首刚等研制出光通信波段全光纤能量时间纠缠双光子源

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量子纠缠光源是量子光学系统中的重要资源，在量子信息技术发展过程中扮演着不可或缺的角色。能量-时间纠缠在长距离光纤传输时，因其频率关联特性对链路损耗和退相干效应具有天然的鲁棒性而受到越来越多的关注。光通信波段的能量-时间纠缠双光子源已被应用于多种基于光纤的量子通信和量子计量实验中。

“结构紧凑、性能稳定的能量-时间纠缠双光子源的仪器，对于量子信息技术从原理验证扩展到实地长距离光纤链路或网络应用具有至关重要的作用。” 中国科学院国家授时中心张首刚研究员讲。近日，中国科学院国家授时中心张首刚、董瑞芳研究员带领课题组研制成功一种基于全光纤结构的光通信波段能量-时间纠缠双光子源仪器样机，其相关研究成果发表在新出版的《中国光学通讯》（Chinese Optics Letters）上，并被遴选为该期主编推荐为当期的学术亮点文章。 

该课题组研制的纠缠源样机具有结构紧凑、重量轻和稳定性高等优点。他们应用全光纤方案和光电一体化设计，把物理元器件集成在一个体积12升的机箱中，重量5公斤 。在800 μW泵浦光功率下，双光子对产生率高达6.9 MHz量级，有效符合与偶然符合比值（CAR）优于1150。 在60 μW泵浦功率下，样机在10小时连续运行时间内，Hong-Ou-Mandel可见度维持在91.8±0.8%，CAR稳定在10528.8±604.2水平。 

目前，该双光子源样机已成功应用于100公里城市光纤链路量子时间同步实验、量子非定域性测试和量子微波光子学实验等研究。

“我们课题组将继续优化纠缠源仪器的性能和结构，期望尽快发挥其在量子技术实际工程的作用。” 董瑞芳表示。

全光纤能量-时间纠缠双光子源：(a)原理图；(b)实物图；(c)不同泵浦光功率下的CAR以及双光子对的产生率；(d) Hong–Ou–Mandel (HOM)干涉可见度的稳定性测试结果。    论文作者供图

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