硅芯片上生成的量子光的双光子统计

我们展示了一个硅芯片双光子源，其量子交叉关联高达 ${\rm g_{si}^{(2)}(0) = (2.58 \pm 0.16) \times 10^4}$，前所未有。所发射的双光子本质上是单模的，信号与闲频光子的自关联分别为 ${\rm g_{ss}^{(2)}(0) = 1.90 \pm 0.05}$ 和 ${\rm g_{ii}^{(2)}(0) = 1.87 \pm 0.06}$。我们观测到信号与闲频光子之间交叉关联的波形不对称性，并揭示了单个信号和闲频光子模式自关联的相同且非指数性质，这是腔增强非线性光学过程的特征。该双光子源的高效率与高纯度使我们能够以低至 $\rm 0.0059 \pm 0.0014$ 的条件自关联 $\rm g_{c}^{(2)}(0)$ 在 $\rm 1.95 \times 10^5$ 对/秒的对通量下预示单光子，并且在高达 $\rm 2.93 \times 10^6$ 对/秒的双光子通量下仍低于 $\rm 0.026 \pm 0.001$，其在单模光纤中的光子制备效率高达 51%，属已报道的最佳值之列。我们的工作明确证明了硅光子芯片是集成量子光子学的优越材料与器件平台。