用于偏振纠缠光子频率选择的电可调微环芯设计

将量子信息编码到离散光学频率或“频率箱”中，利用不同颜色的光作为附加信息信道，使每个光子比单独偏振携带更多信息。我们提出了一种电可调二氧化硅微环芯的计算设计，在产生偏振纠缠光子对后选择所需的频率信道，而不干扰光子的偏振纠缠。在所提出的架构中，750 nm信号光子穿过微环芯，而其纠缠的880 nm伙伴绕过谐振器，作为所选频率信道的参考。主要挑战是谐振器双折射：因为水平偏振光和垂直偏振光在略有不同的频率下谐振，所选频率可能揭示光子的偏振态并削弱光子对之间的量子关联。我们通过添加一个由单个施加电压控制的小型铌酸锂调谐元件来解决这个问题。电压移动谐振器，使其对水平偏振光和垂直偏振光的响应几乎相同，将九个频率信道上的剩余失配减少到仅0.286个光学线宽。光子穿过器件后仍保持强纠缠，并发度C = 0.969，Bell态保真度F = 0.981，Bell参数S_max = 2.785。如果还控制频率信道之间的相对时序，同一器件可以产生有效维度K = 8.97的九信道偏振-频率超纠缠态。该计算设计为偏振纠缠光子源与未来高容量量子光子学系统之间提供了一座紧凑、电可调的桥梁。