最近，介电体超晶格实验室在集成化路径纠缠源制备方面取得新进展。将纠缠光源的制备、调控等集中到一块光学芯片上一直是量子光学领域研究人员所梦寐以求的目标，因为这样不但可以大大减小量子光源的体积，而且可以提升量子光源的品质、稳定性以及便携性，是迈向实用化量子信息处理的必经之路。
金华等博士研究生在徐平、祝世宁老师的指导下研究发现：光学超晶格晶体是制备和调控纠缠光源的优良载体。通过精心设计二维光学超晶格可直接制备可预知单光子模式纠缠、beamlike型双光子路径纠缠，甚至单光子多模纠缠和多光子路径纠缠等，这些纠缠态对量子网络构建、量子信息处理等具有重要意义。二维光学超晶格中的多重准相位匹配过程使得多个参量下转换过程能够同时发生，丰富了纠缠光子的空间分布模式，如图1（a）中，一对纠缠光子可以同时落在左边或右边的圆环（圆斑）上，分别得到可预知单光子路径纠缠（以圆环相切处闲置光子为触发信号，信号光子就不可区分的处于两圆环外侧的空间模式上了）和beamlike型|2002>态。这两类纠缠态是不可能从一般双折射匹配的非线性晶体中直接获得的，需要在晶体后级联线性光学元件进行分光或干涉得到。特别值得一提的是：beamlike型具有良好的空间模式，有利于提高耦入光纤的收集效率，对于实际应用具有重要意义。以上两类纠缠态可以通过温度调谐进行切换。进一步，我们还制备了具有级联二维畴结构的铌酸锂光学超晶格，发现它可以直接输出可预知的单光子四模纠缠，如图1（b）所示。
光学超晶格中的多重准相位匹配过程使得晶体本身在产生纠缠光子同时类似一个主动的分束器，以其特殊的方式来分发纠缠光子，使得光子分身“有术”---或者对单光子实现1àN的相干分束，或者对双光子、多光子实现光子群聚分束，从而直接输出各类新颖的路径纠缠，相关工作发表在Phys. Rev. Lett. 111, 023603 (2013)上。（徐平）
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