面向电信与可见波段的高效双向量子频率转换：基于可编程III-V纳米波导
量子物理
2025-11-19 v2 光学
摘要
量子频率转换(QFC)是实现不同波长量子系统接口和实现可扩展量子网络的关键技术。尽管已取得显著进展，但实现QFC仍面临效率高、泵浆功率低、噪声少、带宽宽且泵浆波长灵活等挑战。本文演示了使用未掺杂的铟镓磷化物(InGaP) 纳米波导实现在电信(1550nm)和可见(780nm)波段之间进行高效、低噪声和双向QFC，无需长波长泵浆。凭借InGaP的大非线性介电常数及可编程模相位匹配控制，我们实现了纪录低的泵浆功率(20mW)—比以往集成薄膜波导演示的功率低一个数量级—且在非共挑型QFC实现中实现了纪录高的损耗包含归一化转换效率。该平台在输入光子保持量子相干性和纠缠的同时，噪声水平良好于单光子水平。这些结果为高性能QFC的集成非线性光子学领域的重大进展，为开发灵活且可扩展的量子网络奠定了基础。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.16696,
title = {Efficient bidirectional quantum frequency conversion between telecom and visible bands using programmable III-V nanophotonic waveguides},
author = {Jierui Hu and Hao Yuan and Joshua Akin and A. K. M. Naziul Haque and Yunlei Zhao and Kejie Fang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.16696},
year = {2025}
}