從光源到探測：助力量子科技研究和應用

  ICC訊 在光量子信息的前沿領域，尤其是量子通信與光量子計算中，糾纏光作為重要資源，其作用愈發(fā)凸顯。近年來，隨著窄線寬激光器、非線性晶體、超導納米線探測器與高精度TDC等關鍵技術的發(fā)展，實驗不再滿足于“能跑起來”，而是朝著更精細、更復雜與工程化的階段。

  通信波段糾纏光

  圖1. 量子存儲：用冷卻摻鉺光纖存儲糾纏光子對的糾纏態(tài)[1]

  由于與現(xiàn)有光纖通信基礎設施天然匹配，損耗低、傳輸距離遠，近年來通信波段的糾纏光的研究愈發(fā)受重視，為構建大規(guī)模量子光網絡提供了現(xiàn)實可行的途徑。在1550 nm糾纏光的應用中，對器件提出了新的要求：

  超導納米線具備大于70%的系統(tǒng)效率與低噪聲性能，以保障遠距離糾纏分發(fā)與 QKD 的可行性；

  TDC 則必須提供 皮秒級分辨率 與 高通道并行處理能力，以滿足多光子關聯(lián)與精確時序測量；

  窄線寬激光器 是泵浦與頻率鎖定的關鍵，決定了光源的相干性與穩(wěn)定性；

  頻率變換模塊（PPLN/PPKTP 等） 則是實現(xiàn)波長匹配、模式調控的重要手段，在光纖通信波段下尤為關鍵。

  我們攜手Single Quantum，Swabian Instruments，Eagleyard等廠商，將在CIOE展示覆蓋糾纏光產生—單光子探測—符合計數(shù)的整體方案：從臺式/蝶形780 nm窄線寬激光器，到產生自發(fā)參量下轉換的PPLN/PPKTP模塊，到電光調制器EOM，空間光調制器SLM，以及超導納米線探測系統(tǒng)和TDC Time Tagger，全鏈路支持 量子光源表征、量子成像以及 QKD 原型驗證 等前沿應用。

  品牌與核心產品簡介

  Single Quantum | 超導納米線探測系統(tǒng)

  特點：

  迄今最高的光子探測效率；

  穩(wěn)定可靠的閉環(huán)制冷；

  1s防跳鎖電子驅動；

  光子數(shù)分辨；

  SNSPD相機

  關鍵規(guī)格：

  系統(tǒng)效率 ≥90%；

  時間都懂 ≤ 15 ps；

  暗計數(shù) ≤1 cps；

  最大計數(shù)率 ≥50–80 MHz；

  典型應用：

     光量子計算

  量子光源表征

  單光子激光雷達

  量子成像

  Swabian Instruments | Time Tagger

  特點：

  輕松實驗配置

  超低的時間抖動

  靈活配置通道數(shù)

  多臺協(xié)同工作（需要Synchronizer）

  關鍵規(guī)格：

  抖動低至2 ps

  單臺最多20通道

  最多160通道

  典型應用：

  Toptica Eagleyard | 蝶形外腔mini-ECL

  特點：

  蝶形封裝

  外腔級別超窄線寬

  高穩(wěn)定性

  可觀輸出功率

  關鍵規(guī)格：

  775/780/795 nm等波長

  線寬低至100 kHz

  功率60 mW（自由空間）/30 mW（光纖耦合）

  典型應用：

  糾纏光源

  冷原子

  自發(fā)參量下轉化泵浦

  工程化糾纏源

  三豐Mitutoyo | 高性能物鏡

  特點：

  高NA值

  無限遠校正

  長工作距離

  平場復消色差

  關鍵規(guī)格：

  波長校正范圍：480 – 1800 nm

  工作距離達37.5 mm

  NA值最高0.7

  可選超長工作距離&高透射率規(guī)格

  典型應用：

  糾纏光源

  自發(fā)參量下轉換

  量子存儲

  Santec | 高性能LCOS SLM

  特點：

  全面的波長覆蓋

  高相位穩(wěn)定度

  10-bit 1024位灰階

  高速/高功率/紫外型號

  可定制鍍膜

  關鍵規(guī)格：

  多款式覆蓋：365 – 1600 nm

  卓越的相位穩(wěn)定性（0.001  rad）

  WWUXGA（1920 x 1200）分辨率

  高速款：低至10 ms響應時間

  高功率款：200 W/1000 W每平方厘米級（需要水冷）

  紫外款：延伸至365 nm

  典型應用：

  量子成像

  鬼成像

  軌道光角動量OAM

  光鑷原子

  中性原子量子計算

  Redwave Labs | 單光子探測模塊

  特點：

  高光子探測效率

  APD溫度控制電路

  超低暗計數(shù)

  低后脈沖概率

  關鍵規(guī)格：

     70%光子探測效率@650nm

   55%光子探測效率@800nm

  暗計數(shù)低至25 cps

  典型應用：

  405->810 nm糾纏光子對檢測

  原子/離子光鐘

  時間關聯(lián)單光子計數(shù)

  WOORIRO | 單光子雪崩二極管

  特點：

  高量子效率

  低暗計數(shù)

  低后脈沖概率

  高重頻

  關鍵規(guī)格：

  25%PDE

  kHz級暗計數(shù)

  低后脈沖概率

  GHz級重頻

  可選NFAD

  典型應用：

  量子密鑰分發(fā)QKD

  激光雷達

  定制化單光子探測系統(tǒng)

  Red-Pitaya，Wavelength Electronics等| 驅動溫控鎖定電子配套

  特點：

  低成本

  多功能

  超低噪聲

  方便使用

  產品清單：

  Red-Pitaya開發(fā)板

  高精度溫控驅動

  低噪聲高壓源-PZT驅動

  前饋PZT驅動

  典型應用：

  微環(huán)腔模式控制

  量子光源

   激光穩(wěn)頻

  外腔激光器

  量子光學人，如果您在尋找合適的器件和儀器設備，實現(xiàn)自己的研究想法，歡迎在CIOE中國國際光電博覽會展會期間蒞臨我們的展位（展位號：12A13），我們期待交流您的研究計劃！

  有關Single Quantum超導納米線探測系統(tǒng)，Swabian Instruments流式時間轉換儀TDC，Santec的LCOS SLM的咨詢和樣機試用，請接洽富泰科技科研與工業(yè)產品部：Ken 許工，電話號碼：13326844033。

  參考資料

  [1Wei, SH., Jing, B., Zhang, XY. et al. Quantum storage of 1650 modes of single photons at telecom wavelength. npj Quantum Inf 10, 19 (2024). https://doi.org/10.1038/s41534-024-00812-1]