單光子的電光調制
單光子的波函數通常是一個“波包”。但在理論上,只要不直接探測光子,就可操縱它的波函數到任何復雜的形狀。科學家們zui近能過濾單光子,因此使波包的頻率范圍變窄。但改變光子波包的時間依賴性就更加困難,必須知道光子何時在
調制器件中,接著需要時間改變它。一對糾纏光子典型的波包時長只有十分之一皮秒,這對于現有技術來說太短了。
現在情況有所改變,美國斯坦福大學的科學家生成了糾纏光子波包,時長接近一個微秒。他們用現有的被稱為“慢光”或“電磁感應透明”的技術來進行單
光子調制。首先,他們在銣氣體中產生了一對頻率略微不同的光子。頻率低的光子以接近傳統光的速度在氣體中行進,而頻率高的光子因為它與銣的相互作用,以大約光速1/10,000的速度移動。在
電光調制器中,對快速移動光子的探測標識了慢速移動光子的到達時間。因為不可能直接對波包進行測量,所以科學家探測了大量同樣的光子,繪制出每300納秒周期光子在探測器上出現的概率圖形。在這些圖中,他們表示一個單光子波包被整形成兩個50納秒長的方形脈沖。他們也產生了高斯型和指數型的波包。在過去為了獲得特別的波包形狀,要在特殊容器中產生單光子。但現在
電光調制器提供了更高的控制程度。這項工作在基礎和應用兩方面都具有重要性,它可用于量子密碼術,也可以應用于量子計算機內存方面。
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