中国科学技术大学郭光灿院士团队在中红外量子纠缠的研究中取得重要进展

近日，中国科学技术大学物理学院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。

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。

该研究工作是中红外光子纠缠制备的第一个工作，对该领域的发展具有重要影响。通过选择合适的非线性晶体及其参数，结合非线性上转换探测技术，原则上可以制备和表征任意波长的中红外纠缠光子对。由于中红外光谱具有分子的“指纹”特征、包含大气层的低损传输窗口以及与物体的热辐射光谱重叠，因此可以预期中红外非经典光子源与传统通信、成像和传感技术的结合一定会为人们认知世界提供新技术和新方法，为量子信息技术的发展带来新机遇。

该研究得到了科技部、国家自然科学基金委、安徽省和电磁空间安全国家重点实验室开放基金的资助。