高谐波发生的量子光学本质证据

高谐波发生是一种在强激光场中发生的光升频过程，导致产生相干的极短脉冲宽带辐射 [1]。从新视角出发，我们提出， ultrafast 强场电子或光子过程如高谐波发生可能在系统退相干前产生非经典光态 [2, 3]，从而可解决量子技术中的可扩展性、退相干或产生大量纠缠态等根本性挑战 [4]。本文报告了实验证据，证明由赤外激光激发的几种半导体材料中产生的谐波辐射具有非经典特性。通过研究单光子和双光子强度交叉相关 [5]，我们测量了单光子统计中的特征非经典特征。我们观察到生成的谐波辐射中出现两模 squeeze 现象，这取决于激光强度，决定了从超泊松分布向泊松分布的转换。测得的 Cauchy-Schwarz 不等式违背实现了对高谐波发生中多模纠缠的直接测试 [6]。本结果由多模检测理论及可推导谐波有效 squeeze 模态的哈密顿量 [7, 8] 支持。通过本工作，我们在实验上表明，高谐波发生是一种新的量子玻色子平台，其本质上产生具有独特特征（如多模宽带纠缠或多模 squeeze）的非经典光态。该源采用常规半导体和常规商业光纤激光器在室温下工作，为光子量子计算、通信和成像等量子产业开辟了新路径。