用Andor emccd成像时空双光子态Hong-Ou-Mandel干涉

2020年8月，在物理审查期刊[1]中公布了“非常高的施密特号码的Biphoton州的Biphoton州的”成像时空宏oum-mandel干扰“。Farne-Comté大学Fabrice Devaux博士博士博士目前在Femto-ST研究所的光学部门进行了研究。他的研究侧重于使用各种方法的光学和量子成像的理论和实验研究。devaux博士发布了几篇文章，涵盖了量子全息[2,3]，鬼映像[4]等应用以及通过散射介质bob综合app官网登录测量量子相关[5]。

在[1]这篇文章中，Devaux博士和他的合作者讨论了高纠缠光子对的空间和时间Hong-Ou-Mandel (HOM)干涉的实验观察。理论上，HOM实验是基于光子对，这种光子对可以在晶体中产生，通过将激光光束中的光子分裂成频率较低的光子对。这种现象被称为自发下转换(SPDC)。由此产生的光子对会干扰分束器。当光子对离开分束器时，在相同但随机的输出端口检测光子对，这就需要使用高灵敏度的光子计数模式探测器。

在Devaux博士的HOM干涉仪设置中(见图1)，两个采用光子计数模式的Andor iXon Ultra 897 emccd用于检测输出端口的空间重合。在这个实验中，产生的光子的不可分辨性是一个关键参数，并且在空间上、时间上、偏振和波长上都受到控制。直到最近，HOM干涉仅在时域使用桶探测器观测到。然而，德沃博士和他的合作者在他们的研究中证明了如何获得空间和时间HOM干涉的分辨率。通过他们的实验设置，研究人员能够在4000多对超高维光子中60%的能见度下测量HOM在空间和时间上的干涉。

图1：（a）实验设置显示HOM干涉仪的光子源（II型BBO晶体），分束器（BS）以及两个ANDOR IXON Ultra 897 EMCCDS检测输出端口的光子对。（b，c）两个图示出了SPDC光束的远场和近场的平均图像。

通过操纵非常高维的量子态来测量和获得HOM干涉的演示对量子信息协议的未来发展，如量子信息处理和隐形传态，具有重要意义。

“看到安多尔的旗舰单光子计数技术被如此令人信服地应用于具有里程碑意义的量子实验，比如德沃博士领导的那次实验，真是太棒了。许多创新努力都是为了优化iXon EMCCD，以应对这种具有挑战性的系统，在这种系统中，以高度的信心区分光子事件的能力是关键。”

Colin Coate博士，Andor产品经理

参考

[1] Devaux, F. et al.， physics Review X (Volume 10, Issue (3)， 2020): Imaging spatial - temporal Hong-Ou-Mandel Interference of two photon States of Extremely High Schmidt Number.(物理评论，第10卷，第3期，2020)https://doi.org/10.1103/physrevx.10.031031

[2] Devaux，F.等人，量子计量和传感国际会议（IQUMS）（2019年）：单光子和双光子量子全息术，具有大的空间维度的双光子状态

[3] Devaux, F. et al.， Physical Review A (Issue (99)， 2019): high Schmidt number双光子的量子全息。https://doi.org/10.1103/physreva.99.033854.

[4] Denis，S.等人，光学杂志（第19卷，第（3），2017）：与双光子的时间鬼映像。https://doi.org/10.1088/2040-8986/aa587b

[5] Soro, G. et al.， OSA Continuum (Volume 2, Issue(12)， 2019):通过薄散射介质成像空间量子相关性。doi: 10.1364 / OSAC.2.003393