多路复用热原子系综中双光子态的光谱整形

我们从理论上研究多路复用热原子系综中双光子态的光谱性质。该双光子态源于级联发射，可在四波混频条件下由两束弱泵浦场产生。在此条件下，可从上能级跃迁产生一个位于电信带宽内的信号光子，同时伴随下能级红外跃迁产生一个关联闲频光子。我们可通过以频率位移发射对原子系综进行多路复用来对双光子态进行光谱整形，其中纠缠熵可通过 Schmidt 分解分析。我们发现当更多蒸汽室以关联或反关联的信号与闲频场多路复用时，该光谱纠缠增大。在此多路复用方案下 Schmidt 基的本征值趋于简并，相应 Schmidt 数可大于多路复用蒸汽室数目，显示出连续频率空间中纠缠熵的扩大与超额关联模式。我们还研究了多路复用方案所允许的最低纠缠熵，这有利于产生纯单光子源。这显示了双光子源光谱整形的潜力，其中高容量光谱模式可应用于远距离量子通信与多模量子信息处理。