共偏振且光谱可分离光子对的片上生成
量子物理
2026-01-21 v1
摘要
高纯度单光子的片上生成对于可扩展的光子量子技术至关重要。自发参量下转换（SPDC）被广泛用于为预报式单光子源生成光子对，但光子对固有的光谱关联常常限制了预报光子的纯度和干涉可见度。现有的抑制这些关联的方法依赖于窄带光谱滤波（这会引入损耗）或利用不同偏振（这会使片上集成复杂化）。在此，我们展示了一种在薄膜铌酸锂纳米光子电路中利用高阶空间模式生成光谱可分离光子对的新策略，其中所有相互作用的场都处于同一偏振态。通过使用高阶横电模式实现群速度匹配，并结合高斯切趾极化轮廓以进一步抑制标准周期性极化固有的残余关联，从而实现了光谱可分离性。随后，效率超过 95% 的片上模式转换将高阶模式映射到基模，并将光子路由到不同的输出通道。根据联合光谱强度推断，生成的预言光子光谱纯度超过 94%，根据非预言 测量推断，纯度超过 89%。这种方法为量子计算和量子网络的片上量子光源提供了灵活的光谱和时间工程能力。
引用
@article{arxiv.2601.13740,
title = {On-Chip Generation of Co-Polarized and Spectrally Separable Photon Pairs},
author = {Xiaojie Wang and Lin Zhou and Yue Li and Sakthi Sanjeev Mohanraj and Xiaodong Shi and Zhuoyang Yu and Ran Yang and Xu Chen and Guangxing Wu and Hao Hao and Sihao Wang and Veerendra Dhyani and Di Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.13740},
year = {2026}
}