合肥光源测量束团纵向精细结构的单光子计数系统设计

本文介绍了用单光子计数法测量束团纵向精细结构的原理.介绍了合肥同步辐射光源测量束团纵向精细结构的单光子计数系统的设计.由于单光子计数法具有高时间分辨率(2ps)和大的动态测量范围(10⁵)等优点,所以该系统不仅可以测量束团长度,而且可以精密测量单束团的纯净度.最后,分析了该系统的性能,并讨论了该系统在尾场和纵向阻抗的研究、束团伸长效应的研究以及影响单束团不纯净机理的研究中的应用.     

量子点单光子源的光纤耦合

半导体量子点在低温下产生谱线细锐的激子发光可制备单光子源.光纤耦合可避免低温共聚焦装置扫描定位和振动影响,是实现单光子源即插即用和组件化的关键技术.在耦合工艺上,基于微区定位标记发展出拉锥光纤与光子晶体腔或波导侧向耦合、大数值孔径锥形端面光纤与量子点样片垂直耦合等技术;然而,上述工艺需要多维度精密调节以避免柔软光纤的畸形弯曲实现对准和高效耦合.陶瓷插针或石英V槽封装的光纤无弯曲且具有大平滑端面,只要与单量子点样片对准贴合就可保证垂直收光, V槽封装的排式光纤还可通过盲对粘合避免扫描对准,耦合简单.本文在前期排式光纤粘合少对数分布Bragg反射镜(distributed Bragg reflector, DBR)微柱样片实现单光子输出基础上,经理论模拟采用多对数DBR腔提升样片垂直出光和光纤收光效率,使光纤输出单光子计数率大大提升.     

高时间稳定性的雪崩光电二极管单光子探测器

雪崩光电二极管单光子探测器是一种具有超高灵敏度的光电探测器件,在远距离激光测距、激光成像和量子通信等领域有非常重要的应用.然而,由于雪崩光电二极管单光子探测器的雪崩点对工作温度高度敏感,因此在外场环境下工作时容易出现增益波动,继而导致单光子探测器输出信号的延时发生漂移,严重降低了探测器的时间稳定性.本文发展了一种稳定输出延时的方法,采用嵌入式系统控制雪崩光电二极管,使其处于恒定温度,并实时补偿由环境温度引起的延时漂移,实现了雪崩光电二极管单光子探测器的高时间稳定性探测.实验中,环境温度从16 ℃变化到36 ℃,雪崩光电二极管的工作温度稳定在15 ℃,经过延时补偿,雪崩光电二极管单光子探测器输出延时漂移小于±1 ps,时间稳定度达到0.15 ps@100 s.这项工作有望为全天候野外条件和空间极端条件下的高精度单光子探测应用提供有效的解决方法.     

Single-Photon Nonlinear Optics： Putting Projective Measurements to Work

The working principles of linear optical quantum computing are based on photodetection, namely, projective measurements. The use of photodetection can provide efficient nonlinear interactions between photons at the singlephoton level, which is technically problematic otherwise. This approach corresponds to a revolution in nonlinear optics at the few-photon level! We report applications of such techniques to prepare quantum correlations as an important resource for Linear Optical Quantum Computing （allowing us to beat the classical computation limits） , Quantum Imaging （allowing us to beat the Rayleigh diffraction limit ）, and Heisenberg-limited Optical Interferometry （allowing us to beat the shot-noise limit）. We will discuss the interplay of these different fields of research all of which involve the production, manipulation, and detection of single photons.     

Single Photon Detector at Telecom Wavelengths for Quantum Key Distribution

Using InGaAs/InP avalanche photodiodes as sensors and coaxial cables as reflection lines to reject spike signals, we have firstly employed the ＂timing filtering＂ gates to pick out avalanche signals and have realized the single photon detection at 1550nm in the temperature range of thermoelectric cooling. A ratio of the dark count rate to the detection efficiency was obtained to be 9 × 10^-5 at 223K. When the detector is applied to a practical quantum key distribution system, the transmission distance can reach 89.5km and the repetition rate can reach 0.33 MHz.     

腔内单原子的激光冷却、囚禁与操控实验及其最新进展

本文综述了腔内单原子的激光冷却、囚禁与操控的基本原理、实验方案和结果及其最新进展,并介绍了腔内单原子激光操控实验的最新进展及其在腔内量子电动力学(腔内QED)效应、亚泊松光子统计、单原子激光、量子态制备、单光子源和量子信息处理等研究中的应用。     

量子通信中单光子探测器的实验研究

为了提高单光子探测系统的灵敏度,实验采用InGaAs/InP雪崩光电二极管作为量子通信中的单光子探测器件,以门控脉冲模式实现了更高精度的单光子探测器的偏压生成电路、单光子信号放大电路、单光子信号检测电路和温度控制模块,并通过选用高精度前置放大器OP37和精密比较器AD8561,将量子效率提高到18.3%,暗计数控制小于4.1%×10~(-6)/ns.     

利用高质量单光子和光学腔实现延迟选择实验的方案

延迟选择实验是量子物理中一项重要的实验.本文利用单光子与腔的关系,提出了一种变通的可操作验证延迟选择实验方案.在光子进入腔中之后,通过控制光子与腔的失谐控制光子的入射(光子位于腔内)-反射(光子位于腔外)行为.该方案与传统的方案比较有一定的特点.     

半导体单量子点的分子束外延生长及调控

Ⅲ-Ⅴ化合物半导体外延单量子点具有类原子的分立能级结构，能够按需产生单光子和纠缠多光子态，而且可以直接与成熟的集成光子技术结合，因此被认为是制备高品质固态量子光源、构建可扩展性量子网络最有潜力的固态量子体系之一。本综述的重点是介绍高品质单量子点的分子束外延生长及精确调控的方法。首先介绍了晶圆级均匀单量子点的分子束外延生长，并探讨了调控浸润层态和量子点对称性的生长方法；接下来概述了利用应变层调控量子点发射波长的方法，总结了几种常见的电调控单个量子点器件的设计原理；最后讨论了最近为实现优异量子点光源而开发的液滴外延生长技术。