量子科技中心_量科网

由于基础相空间维度庞大，描述经历二阶χ(2)非线性相互作用的宽带多模量子脉冲的理论模型往往极为复杂。然而在许多情况下，非线性相互作用前后仅需考虑少数宽带（时域）模式的作用。本研究提出了一种高效框架，用于计算非线性元件输入与输出量子态在各自相关模式间的关联关系。鉴于输入与输出相关模式数量可能存在差异（形成开放量子系统），该团队引入了广义布洛赫-弥赛亚分解（GBMD），将描述简化为输入输出模式数相等的体系。通过GBMD方法，研究人员能够将缩减后的输入量子脉冲的标度化维格纳函数与多元高斯相空间函数进行卷积，从而计算出输出态的多模维格纳函数。 该工作进一步通过两个实例拓展了研究结果：以THz频段的单宽带模式福克态和双模压缩真空态作为输入态，经上变频转换至光学频段的单宽带输出模式。通过计算输出维格纳函数的冯·诺依曼熵，研究人员分析了因纠缠断裂导致的卷积效应和热化作用对输出维格纳函数的影响。本文提出的方法可用于优化宽带量子态的放大或频率转换过程，为超快时间尺度上光学量子态的生成与表征开辟了新途径。