非线性光学介质中的双粒子量子干涉：类时不可区分性的一个见证

Hong-Ou-Mandel 效应是一种典型的量子现象，它展示了两个不可区分的光子在 50:50 分束器上线性耦合时发生的干涉。在此，我们将这种双粒子量子干涉效应移植到非线性领域，即两个单光子入射到一个参量下转换晶体上。形式上，这种移植相当于交换空间和时间变量，从而产生一种未知形式的类时量子干涉。输出态的双光子分量是入射光子被透射或“重生”的叠加态，这里的“重生”是指由于与非线性晶体的相互作用，入射光子被不可区分的替代物所取代。我们通过实验证明，当放大增益调至 2 时，精确探测到一个光子对的概率受到抑制，这源于透射光子对与重生光子对之间的相消干涉。这种迄今未被观察到的、时间上不可区分性的量子表现，将非线性量子干涉推向了一个具有多个光子的新领域。因此，将这种效应与更大的线性光学电路组合，应能提供一种生成多模量子非高斯态的工具，而这些态是光子量子计算机的关键资源。