能否利用非线性光学共轭单光子的轨道角动量?一项理论分析

受激参量下转换(StimPDC)产生的闲频光束会呈现经典种子光束空间结构的相位共轭。将这一效应扩展至单光子 regime,原则上可实现单光子轨道角动量的调控。然而其实验实现仍具挑战性——由于实际单光子源的光子通量远低于经典泵浦光束,导致StimPDC过程的发生频率远低于自发参量下转换。为解决该问题,该团队提出级联参量下转换方案:将自发下转换产生的信号光子作为StimPDC过程的种子,而闲频光子则用于预报种子光子的存在。该配置通过符合测量技术,有效实现刺激事件在自发转换背景中的后选择。研究表明,单光子层面的相位共轭效应表现为预示闲频光子与受激闲频光子轨道角动量趋同的偏置特性。该工作为操控轨道角动量自由度中的单光子关联提供了可行路径,对自由空间量子通信、量子增强传感等应用具有潜在意义。

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