量子科技中心_量科网

能够桥接3-4微米中红外波段与通信/近红外/可见光波段的量子关联光子对源对量子技术至关重要。虽然自发参量下转换通常用于实现此类光源，但其实现平台成本高昂且灵活性受限。该研究团队通过实验验证模型，探索了全固态绝缘体上硅波导中自发四波混频的潜力，并提出能产生桥接中红外3-4微米波段与通信C波段关联光子对的设计方案。 研究选择2100-2210纳米波长范围和5皮秒脉宽的泵浦光，以每个脉冲0.05的光子对生成概率为目标进行定量模拟。该工作发现在实际应用条件下（2厘米长直波导、采用TE00基模的模内四波混频），泵浦峰值功率仅需9.2-32毫瓦即可实现目标。其中首个设计（wCOM）实现了信号波长高达3.905微米（位于大气透明窗口），同时闲频光保持在通信C波段，这对大气量子密钥分发具有重要意义。另外两个设计wCH4和wNO2分别针对3265纳米和3461纳米的信号波长，可精确实现CH4和NO2气体传感。 就信号/闲频波长间隔而言，wCOM设计达到2364纳米的分离值，远超当前全固态SOI波导中SFWM量子态实现的约1125纳米纪录。