基于块状周期极化磷酸氧钛钾整体腔的低噪声量子频率转换

未来大规模量子网络各组成模块的互联，将需要对量子光进行高效且无噪声的频率转换。金刚石中的氮空位（NV）中心是构成此类网络节点的领先候选者。然而，适用转换器的性能仍是一大瓶颈，现有演示严重受限于目标电信波长处产生的寄生噪声。本文中，我们展示了一种基于块状ppKTP整体腔的高效低噪声量子频率转换新平台，并证明其适用于将金刚石中NV中心的637 nm单光子转换至电信波长。通过谐振增强市售泵浦激光的功率，我们实现了$(72.3\pm 0.4)\%$的内转换效率，同时在目标波长处仅产生$(110\pm 4) \mbox{ kHz/nm}$噪声，且无需任何主动稳频。这相比现有最先进的单步转换器在该波长处的噪声降低了5倍。我们通过转换来自自发参量下转换光源的光子，验证了非经典关联近乎理想的保持，并进一步通过Franson干涉仪展示了时间-能量纠缠的保持。