【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)在量子測(cè)量與傳感研究方面取得進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)李傳鋒、許金時(shí)、劉曌地等首次提出并實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了量子夏克–哈特曼波前傳感器。該團(tuán)隊(duì)通過(guò)重構(gòu)雙光子橫向空間波函數(shù)，觀測(cè)了位置糾纏光子對(duì)在自由空間傳播時(shí)振幅關(guān)聯(lián)和相位關(guān)聯(lián)的動(dòng)力學(xué)演化。7月16日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》上。
 

　　光場(chǎng)相位分布的測(cè)量是關(guān)鍵問(wèn)題，特別是在自適應(yīng)光學(xué)中可用來(lái)校正像差的影響。此前，該團(tuán)隊(duì)在經(jīng)典波前傳感研究方面取得了進(jìn)展。
 

　　經(jīng)典光學(xué)中，夏克–哈特曼波前傳感是廣泛使用的相位測(cè)量方法。該方法使用微透鏡陣列，將光場(chǎng)在局部空間的傳播方向轉(zhuǎn)換為聚焦光斑的位移，從而測(cè)量得到光場(chǎng)相位梯度的分布，并重構(gòu)出相位。同時(shí)，它的空間分辨率由透鏡尺寸決定。該團(tuán)隊(duì)受此啟發(fā)，提出并實(shí)現(xiàn)了量子夏克–哈特曼波前傳感器，觀測(cè)到位置糾纏光子對(duì)空間波函數(shù)的動(dòng)力學(xué)演化。雙光子射入透鏡陣列后，在其后焦面探測(cè)雙光子的聯(lián)合空間概率分布。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)單個(gè)微透鏡孔徑內(nèi)所有點(diǎn)的條件概率分布求和并利用梯度算法可以重構(gòu)出相位，結(jié)合強(qiáng)度分布即可得到雙光子空間波函數(shù)。該團(tuán)隊(duì)測(cè)量了自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的光子對(duì)在自由空間不同演化時(shí)間的空間波函數(shù)，觀測(cè)到雙光子在自由空間傳播過(guò)程中振幅關(guān)聯(lián)逐漸變?nèi)醵辔魂P(guān)聯(lián)逐漸變強(qiáng)的過(guò)程。進(jìn)一步，該團(tuán)隊(duì)測(cè)量了雙光子在動(dòng)量空間使用空間光調(diào)制器加載雙曲拋物面相位后的波函數(shù)。
 

　　上述方法作為量子自適應(yīng)光學(xué)這一新領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，有望應(yīng)用于量子通信、天文觀測(cè)和多光子相互作用的檢驗(yàn)中。
 

　　研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)、安徽省的支持。
 

量子波前傳感原理示意圖(小圖)和實(shí)驗(yàn)裝置圖
 

實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖