纳米光子分子的压缩光

       压缩是量子传感和各种量子计算算法的重要资源。压缩光源是量子信息处理光子技术的基本构件。最近，许多研究已经投入到使用集成光子学来设计这种光源的可扩展实现中。基于回音壁模式谐振器，已经开发出紧凑且高效的压缩源。对于需要大量组件的应用，高折射率对比纳米光子平台是优选的，因为它们能够在单个单片芯片上与数百或数千个元件进行大规模集成。在纳米光子结构领域中，已经证明了在参数振荡阈值以上驱动的氮化硅环形谐振器中的亮强度差压缩。通过改变有效谐振器耦合条件，使用双环结构来调谐压缩水平。除了限制可用的压缩量之外，过量噪声的存在对于量子计算应用来说是特别不希望的，因为这种噪声降低了所使用的量子态的纯度。目前还没有纳米光器件被证明能够在单一简并光谱模式下有效地产生正交压缩真空，且不受来自非参数和不需要的参数过程的过量噪声的污染。调谐到独立谐振的两个经典泵可以在单个简并光谱模式中产生压缩，这种谐振器也是人们所希望的，然而，在这样的系统中，许多不需要的参数效应会给压缩带增加噪声，不可逆转地破坏输出。虽然已有策略通过从共振解谐泵浦实现了抑制寄生过程，但这种策略在压缩和泵功率的效率之间有很大的折衷，损害了期望的压缩过程的效率。

        近日，来自加拿大多伦多市Xanadu的Y. Zhang以及意大利帕维亚大学物理系的L. Zatti等人展示了一个由集成纳米光子芯片上的两个耦合微环谐振器组成的光子分子，旨在产生不受有害寄生非线性过程噪声污染的强压缩光。通过调整光子分子以选择性地耦合并因此仅杂交不需要的过程中涉及的模式，实现了寄生参量荧光的抑制。这种策略使得微环谐振器能够有效地产生简并压缩光:没有它，简单的单谐振器结构就不能避免非线性噪声的污染，而不会显著降低泵浦功率效率。我们使用该器件在芯片上产生8(1)分贝的宽带简并压缩光，直接测量到1.65(1)分贝。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

       文章链接：Y. Zhang et al. Squeezed light from a nanophotonic molecule. Nature Communications (2021) 12:2233 https://doi.org/10.1038/s41467-021-22540-2