新型干涉仪将使量子光子技术更加可靠

发布时间：2024-06-26 16:42:56 栏目：精选知识

导读 越来越多的新兴量子应用采用光学技术。本质上，光子以光速长距离传输信息，使其成为快速安全通信和量子计算的良好候选者。许多此类应用需要

越来越多的新兴量子应用采用光学技术。本质上，光子以光速长距离传输信息，使其成为快速安全通信和量子计算的良好候选者。许多此类应用需要相同(无法区分)的光子。当光子不相同时，可能会导致数据错误，量子技术的可靠性也会降低。



目前，量子光子源经常被离线使用干涉仪进行测试和调整。这需要使用不同的配置多次比较光子，这个过程非常耗时，而且需要相对笨重的设备来适应各种物理布置。

在设备运行时对光子不可区分性进行实时分析可以提高量子技术的精度。

TMOS(ARC 变革性超光学系统卓越中心)的研究人员设计并演示了一种新设备，该设备使用超薄超表面一次性完成所有必要的测量。这项研究成果今天在《Optica》杂志上发表。

共同第一作者张继华表示：“这种基于超表面的多端口干涉仪可以在一次发射中确定光子对的属性是否相同。它不需要使用相位或时间延迟进行多次测量，因为多端口结构允许设备同时运行测量。这可以实现实时和准确的表征。”

一个重要优势是，这种多端口干涉仪是单元件的，与自由空间光学装置中的先前多端口干涉仪相比，这不仅减小了尺寸，而且使其超稳定。使用元光学元件进一步降低了设备的尺寸、重量和功率，以及生产成本。平面光学元件(即众所周知的元光学元件)是光学系统小型化的关键，这反过来又会导致我们日常使用的设备小型化。它

共同第一作者马金勇表示：“我们创建了一个静态、介电超表面光栅，没有任何可重构元件。该光栅采用多因素拓扑优化设计，本质上是调整表面图案，使其以特定方式与光相互作用。经过成功的模拟、制造和一次性校准，我们能够成功表征光子的空间模式、偏振和光谱的相似性。”

澳大利亚国立大学首席研究员 Andrey Sukhorukov 领导了这项研究，他表示：“我们的实验成功表明，这项工作可以进一步发展，以测量其他光子特性的不可区分性，例如轨道角动量。它可以支持超紧凑和节能的光学元件，这些元件特别适合便携式和卫星自由空间量子光子技术。”