中国科大在中红外波段量子纠缠的制备与表征方面取得重要进展

中国科学技术大学郭光灿院士团队在中红外波段量子纠缠的制备与表征研究中取得重要研究进展，该团队史保森教授、周志远副教授及其合作者首次制备了3微米中红外波段时间-能量纠缠光子对并演示了双光子Hong-Ou-Mandel干涉。该成果以“Quantumentanglementandinterferenceat3μm”为题于3月6日在线发表在国际知名学术期刊《Science Advances》上。 mvW,nM1Y  
光量子信息技术的发展离不开量子光场的产生、调控与探测。尽管近红外波段（0.7um∽2.5um）相关技术的发展已相对成熟，但鲜有其它波段非经典光子对/单光子制备、调控和探测的工作报道。近年来，科研工作者开始逐步探索量子信息在中红外光谱领域应用的理论和实验研究，发现中红外非经典光子源与传统通信、成像和传感技术相结合，可以产生新的通信技术和探测、感知手段，这是因为：1.中红外波段覆盖了几乎所有物质分子的振动光谱，具有分子的“指纹”特征，可用于物质成分鉴定和分析；2.中红外波段包涵多个重要的大气通信传输窗口，适合远距离自由空间光通信和遥感探测；3.温度为115K∽1150K的黑体辐射中心波长在中红外波段，这为物体探测提供了一种有效的热成像手段。 8<g9 ~L  
制约量子信息技术向中红外光谱领域拓展的一个关键因素是缺乏高灵敏的中红外探测器：基于半导体的中红外雪崩单光子探测器和超导探测器目前处于实验室验证阶段，尚无商业化产品，且需要在极低温下工作才能保证低噪声探测。一个有效的解决方案是利用量子频谱迁移单光子探测技术，即通过非线性过程将中红外光子频率转变到可见光或近红外区域利用成熟的高性能硅单光子探测器进行探测（如图1所示）。 z/S}z4o/