在量子信息科學領域,一項關于多用戶量子安全網絡構建的核心技術取得了重大突破。電子科技大學郭光燦院士團隊的周強教授課題組,攜手國內多家頂尖科研機構,成功研發出一款基于尾纖封裝周期極化鈮酸鋰(PPLN)波導的寬帶量子糾纏光源。
這款量子糾纏光源的問世,為量子安全通信網絡的未來發展奠定了堅實基礎。不同于傳統通信方案,量子安全通信的安全性根植于量子物理的深層原理,其中,高性能的寬帶量子糾纏光源是實現多用戶量子安全網絡的關鍵組件。然而,如何在寬頻范圍內高效且低噪聲地產生量子糾纏,一直是科研人員面臨的重要挑戰。
周強教授課題組通過深入探索,巧妙地利用了PPLN波導這一成熟的非線性光學器件。PPLN波導不僅具有優越的材料和相位匹配性能,還展現出產生寬帶糾纏光子對的巨大潛力。研究團隊進一步創新性地采用了尾纖封裝設計,有效降低了系統損耗,使該光源能夠直接與現有的光纖通信網絡無縫對接。
實驗中,研究團隊利用Type-0型自發參量下轉換(SPDC)過程,成功在通信波段內產生了糾纏光子對。通過精密的波分復用技術,他們成功篩選出了多對量子糾纏光子輸出頻道。對這些輸出光子對的關聯特性和糾纏特性進行深入檢測后,結果顯示,該光源在輸出帶寬、亮度等方面均表現出色,實用性能尤為突出。

具體而言,在770.3納米激光的泵浦下,該量子糾纏光源通過SPDC過程生成了寬帶糾纏光子對。實驗裝置示意圖顯示,使用密集波分復用器成功選取了8對量子糾纏光子輸出頻道。測試結果顯示,各對輸出頻道的符合計數率均超過了152.9千赫茲,且符合-偶然符合計數比值不低于260。同時,測得的雙光子干涉條紋可見度高達98%,這足以顯著違背Bell不等式,充分證明了其優良的量子糾纏特性。
這一研究成果的發表,標志著我國在量子安全通信領域取得了重要進展。使用尾纖封裝PPLN波導的量子糾纏光源,不僅性能卓越,而且實用性強,將有力推動多用戶量子安全網絡的建設進程。隨著量子信息技術的不斷發展,這款光源有望在量子互聯網絡中得到廣泛應用,為構建更加安全、高效的量子通信網絡提供堅實的技術支撐。
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