双光子时空波包的 3D 成像
量子物理
2026-01-30 v1 光学
摘要
光子因其丰富的自由度 (DoFs)，包括各种时空结构，是量子信息的重要载体。准确表征这些自由度以及它们之间的隐藏关联，直接决定了它们能否被用于量子任务。虽然已 develops various methods for measuring经典光场时空结构，但由于弱光子通量带来的技术挑战，迄今为止没有报告观察这些结构的量子对手，除了少数仅限于单个自由度内部关联的研究。本文提出并实验演示了一种自参考、高效且全光的方法，称为光子波包的 3D 成像，用于全面表征量子光场时空结构，即双光子时空波包。凭借所开发的方法，我们成功观察到了通过准射频下转换产生的双光子的空间-空间、光谱-光谱以及时空关联，揭示了量子光场中丰富的局部和非局域时空结构。该方法将进一步推动对非线性量子光学动力学的理解，并扩展光子用于量子通信和量子计算应用的潜力。
引用
@article{arxiv.2601.21250,
title = {3D imaging of the biphoton spatiotemporal wave packet},
author = {Yang Xue and Ze-Shan He and Hao-Shu Tian and Qin-Qin Wang and Bin-Tong Yin and Jun Zhong and Xiao-Ye Xu and Chuan-Feng Li and Guang-Can Guo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.21250},
year = {2026}
}