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基于半导体量子阱中四波混频效应的高效光学非互易

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物理学报 2024年第1期73卷 158-166页

作者：盖云冉郑康丁春玲郝向英金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室武汉430200

基于半导体量子阱纳米结构中的四波混频效应,提出了一种无磁光学非互易的理论方案.利用实验可得的合适参数,实现了具有高传输率的非互易传输和非互易相移.此外,将这种半导体量子阱纳米结构嵌入马赫-曾德尔干涉仪,选择适当的参数,可以实... 详细信息

基于半导体量子阱纳米结构中的四波混频效应,提出了一种无磁光学非互易的理论方案.利用实验可得的合适参数,实现了具有高传输率的非互易传输和非互易相移.此外,将这种半导体量子阱纳米结构嵌入马赫-曾德尔干涉仪,选择适当的参数,可以实现隔离比为92.39 dB、插入损耗为0.25 dB的双端口光隔离器,以及保真度为0.9993、光子存活率为0.9518、低插入损耗的四端口光环行器.半导体介质具有更容易集成和参数可调的优势,此方案可以为基于半导体固态介质的非互易性和非互易光子器件的实现提供理论指导.

关键词：光学非互易半导体量子阱四波混频

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Bell不等式的直观解释与研究进展

量子光学学报 2024年

作者：尤世欣袁晨智金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室

2022年诺贝尔物理学奖授予了A. Aspect、J. Clauser和A. Zeilinger三位科学家，以表彰他们在利用纠缠光子实验验证Bell不等式违背以及开创量子信息科学方面的贡献。本文以EPR佯谬作为起点，概述了其催生Bell不等式的历史进程，进一步着... 详细信息

2022年诺贝尔物理学奖授予了A. Aspect、J. Clauser和A. Zeilinger三位科学家，以表彰他们在利用纠缠光子实验验证Bell不等式违背以及开创量子信息科学方面的贡献。本文以EPR佯谬作为起点，概述了其催生Bell不等式的历史进程，进一步着重阐述了Bell不等式及其与实验紧密结合的变种—CHSH不等式的数学形式和物理意义，然后使用文氏图直观地展示了两种Bell不等式的几何化推导过程，最后简要地介绍了Bell不等式的研究进展。本文有望帮助读者对Bell不等式这一重要概念获得直观理解。

关键词： Bell不等式局域性实在性文氏图 2022年诺贝尔物理学奖

Controllable transitions among phase-matching conditions in a single nonlinear crystal

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Chinese Optics Letters 2024年第2期22卷 141-147页

作者：曾梓琦尤世欣杨子祥袁晨智由成龙金锐博 Hubei Key Laboratory of Optical Information and Pattern Recognition Wuhan Institute of TechnologyWuhan 430205China Quantum Photonics Laboratory Department of Physics and AstronomyLouisiana State UniversityBaton RougeLouisiana 70803USA

Entangled photon pairs are crucial resources for quantum information processing protocols.Via the process of spontaneous parametric downconversion(SPDC),we can generate these photon pairs using bulk nonlinear crystals.Traditionally,the crystal is designed to satisfy a specific type of phase-matching condition.Here,we report controllable transitions among different types of phase matching in a single periodically poled potassium titanyl phosphate crystal.By carefully selecting pump conditions,we can satisfy different phase-matching conditions.This allows us to observe first-order Type-II,fifth-order Type-I,third-order Type-0,and fifth-order Type-II SPDCs.The temperature-dependent spectra of our source were also analyzed in detail.Finally,we discussed the possibility of observing more than nine SPDCs in this crystal.Our work not only deepens the understanding of the physics behind phase-matching conditions,but also offers the potential for a highly versatile entangled biphoton source for quantum information research.

关键词： spontaneous parametric downconversion nonlinear crystals phase-matching condition

强聚焦泵浦产生纠缠光子的Hong-Ou-Mandel干涉

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物理学报 2022年第5期71卷 131-139页

作者：田颖蔡吾豪杨子祥陈峰金锐博周强武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室武汉430205 山东大学物理学院济南250100 电子科技大学基础与前沿研究院成都610054

Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉是光子的一种非经典效应,在量子光学中起到重要作用.偏硼酸钡(β-barium borate,BBO)具有较高的非线性效率,常被用来产生双光子态,进而展示HOM干涉.然而,在以前的实验中,人们往往使用带通滤光片对双光子的频谱... 详细信息

Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉是光子的一种非经典效应,在量子光学中起到重要作用.偏硼酸钡(β-barium borate,BBO)具有较高的非线性效率,常被用来产生双光子态,进而展示HOM干涉.然而,在以前的实验中,人们往往使用带通滤光片对双光子的频谱进行过滤,所得光谱由带通滤光片直接决定,而对BBO晶体自身的原始光谱,特别是泵浦光强聚焦下的原始光谱,缺乏系统性研究.本文对泵浦光强聚焦条件下BBO晶体产生的双光子纠缠态光谱分布和HOM干涉进行了深入研究.理论计算发现,使用50 mm透镜聚焦的情况和无聚焦情况相比,下转换光的光谱宽度会增加7.4倍,HOM干涉条纹的宽度会减少为无聚焦情况的1/8,干涉条纹可见度会从53.0%提高到98.7%.实验上使用II型BBO晶体制备了能量-时间纠缠态,并进行了HOM干涉,获得了(86.6±1.0)%的干涉可见度.干涉可见度极大提高的原因在于强聚焦改善了光谱的对称性.此外,本文提出的不同入射角获得不同光谱分布的技术方案有望在未来应用于高维量子纠缠态的制备.

关键词： Hong-Ou-Mandel 干涉偏硼酸钡晶体聚束效应量子信息

利用域排列算法设计铌酸锂晶体实现3μm中红外波段频域纯态单光子源

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物理学报 2022年第20期71卷 75-81页

作者：张晨涛石小涛朱文新朱金龙郝向英金锐博武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室武汉430205

中红外波段的单光子源对于下一代量子传感、量子通信和量子成像的研究非常重要.目前常用的产生中红外单光子源的方法是基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)自发参量下转换过程.但是,基于普通PPLN制备的单光子... 详细信息

中红外波段的单光子源对于下一代量子传感、量子通信和量子成像的研究非常重要.目前常用的产生中红外单光子源的方法是基于周期极化铌酸锂(periodically poled lithium niobate,PPLN)自发参量下转换过程.但是,基于普通PPLN制备的单光子源频域纯度不高,最高值只有0.82左右,会影响量子信息处理方案的保真度.本文利用域设计理论对30 mm长铌酸锂晶体的4000个域进行了定制化排列,消除了相位匹配函数中的旁瓣,获得了高斯型的分布.计算得到的单光子源的频域纯度可达0.99,可调谐范围为2.7—3.3μm.该定制极化铌酸锂(customized poled lithium niobate,CPLN)有望为中红外波段量子信息研究提供性能优异的单光子光源.

关键词：铌酸锂晶体极化周期设计中红外波段量子光源

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量子色散消除的研究进展

激光技术 2022年第1期46卷 69-78页

作者：金锐博杨子祥郝向英李百宏武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室武汉430205 西安科技大学理学院西安710054 中国科学院国家授时中心时间频率基准重点实验室西安710600 南方科技大学广东省量子科学与工程重点实验室深圳518055

非局域色散消除是量子纠缠光源的非经典效应之一,在量子信息科学中有着重要的应用。详细介绍了非局域色散消除的概念、研究意义以及近几年国内外的发展状况。对频率纠缠光源的非局域色散消除、Franson干涉仪中的非局域色散消除、Hong-Ou... 详细信息

非局域色散消除是量子纠缠光源的非经典效应之一,在量子信息科学中有着重要的应用。详细介绍了非局域色散消除的概念、研究意义以及近几年国内外的发展状况。对频率纠缠光源的非局域色散消除、Franson干涉仪中的非局域色散消除、Hong-Ou-Mandel干涉仪中的局域色散消除等3种情况的研究进展进行了对比分析。在此基础上,对量子色散消除的研究前景进行了展望。

关键词：量子光学色散消除非经典效应能量-时间纠缠态

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激光多普勒测振技术应用的新进展

激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 75-81页

作者：张驰王顺关向雨金锐博武汉工程大学光电信息与能源工程学院光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205 福州大学电气工程与自动化学院福建福州350108

近年来,伴随着现代工业的高速发展,非接触式测量技术受到越来越多的关注。激光多普勒振动测量作为一种干涉测量技术,能够适用于难以通过加速度计或其他表面接触传感器获得振动测量的应用场景。激光多普勒测振仪(LDV)自1983年诞生以来,... 详细信息

近年来,伴随着现代工业的高速发展,非接触式测量技术受到越来越多的关注。激光多普勒振动测量作为一种干涉测量技术,能够适用于难以通过加速度计或其他表面接触传感器获得振动测量的应用场景。激光多普勒测振仪(LDV)自1983年诞生以来,凭借其高精度、高效率、便于携带等特点,逐渐成为目前应用最广泛的非接触式振动测量设备,被广泛应用于各行各业。本文在分析激光多普勒测振技术基本原理的基础上,介绍了近年来LDV在农业、生命医学、航空航天,以及建筑工程领域的应用。

关键词：仪器,测量与计量激光多普勒测振仪激光多普勒频移多普勒效应非接触式测量

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中红外波段量子光源的研究进展

安徽大学学报（自然科学版） 2021年第5期45卷 10-19页

作者：金锐博田颖武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室湖北武汉430205 广东省量子科学与工程重点实验室(南方科技大学) 广东深圳518055

中红外波段的高质量量子光源对于下一代量子传感、量子成像和量子通信具有重要意义,已成为量子研究的热点.首先,概述研究中红外波段量子光源的意义;然后,综述中红外波段单光子源和纠缠光源的研究进展;最后,对该领域未来发展方向进行探讨.

关键词：纠缠光源单光子源中红外波段量子传感量子成像

用Greenberger-Horne-Zeilinger态作量子信道实现多点控制的远程单比特幺正变换(英文)

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光子学报 2008年第1期37卷 192-196页

作者：陈立冰刘玉华路洪金锐博佛山科学技术学院光电子与物理学系广东佛山528000

提出了一个用三粒子纠缠的GHZ态作为量子信道实现多点控制的远程单比特幺正变换的操纵方案.在该方案中,发送者Alice能"传送"一个幺正变换给远距离的接收者Bob,此幺正变换的结构分别由Alice和Bob决定.而Alice与Bob间的量子信道宽度,亦远... 详细信息

提出了一个用三粒子纠缠的GHZ态作为量子信道实现多点控制的远程单比特幺正变换的操纵方案.在该方案中,发送者Alice能"传送"一个幺正变换给远距离的接收者Bob,此幺正变换的结构分别由Alice和Bob决定.而Alice与Bob间的量子信道宽度,亦远程单比特幺正变换的成功操纵几率则由第三者Cindy控制.Cindy与Alice(Bob)间的经典通讯也由Cindy控制.

关键词：量子信息远程幺正变换 GHZ态操纵