纳米光子芯片上的超宽带纠缠光子

纳米光子纠缠光子源是芯片级量子光子架构的关键构建模块，在过去二十年中得到了显著发展。这些光源产生的光子对通常跨越较窄的频率带宽。在宽光谱区域产生纠缠已被证明在量子计量、光谱学与传感以及光通信等多种应用中十分有用。然而，在芯片上产生时间相干性接近光周期的宽带光子对尚待实现。在此，我们展示了利用周期性极化铌酸锂纳米光子波导中的自发参量下转换产生超宽带纠缠光子。我们采用色散工程实现了100 THz（1.2 - 2 $\mu$m）的带宽，效率高达13 GHz/mW。这些光子表现出强时间关联与高纯度，符合计数与偶然计数之比超过 $10^5$，且双光子干涉可见度大于 98\%。这些特性，连同压电与电光控制及可重构性，使薄膜铌酸锂成为量子通信与计算中可控纠缠源的优异平台，并为纳米光子芯片上基于非经典光的飞秒计量与光谱学开辟了道路。