可编程时空量子参量模式分选器

我们通过模式选择性量子频率上转换，实验演示了复合时空希尔伯特空间中高维信号的可编程参量模式分选器。作为一个具体示例并考虑到量子通信应用，我们分别将拉盖尔-高斯模式和厄米-高斯模式作为信号的空间和时间态基。通过调制上转换泵的时空轮廓，我们展示了对这些模式及其叠加模式中的单光子的忠实选择。我们的结果表明，通过将上转换光耦合到单模光纤和/或在相位匹配边缘操作上转换，量子模式分选性能得到提升。仅通过优化泵浦时间轮廓，我们对时空模式的互无偏基（MUB）集实现了超过 12 dB 的消光比。这一完全可编程且高效的系统可作为量子通信、量子计算和量子计量的可行资源。