特别说明：本文由学研汇技术中心原创撰写，旨在分享相关科研知识。因学识有限，难免有所疏漏和错误，请读者批判性阅读，也恳请大方之家批评指正。光的压缩量子态是指其中一个正交态的噪声小于标准量子噪声极限的状态。这种状态的产生和操作是量子增强技术的核心，但这类系统往往需要辅助的大块光学元件来制备。在纳米光子学中，如何产生、操控和测量这样的量子态，使其具有广泛可扩展的量子信息系统所需的性能，仍然具有挑战性。有鉴于此，加州理工学院Rajveer Nehra等人报道了一个基于铌酸锂(LN)的纳米光子平台的开发，以展示在同一芯片上压缩态的产生和全光测量。使用 LN中的纳米光子电路来证明超短脉冲压缩真空的产生和全光学测量作为可扩展 连续变量(CV)量子纳米光子学的构建块。产生的压缩态跨越了超过25太赫兹的带宽，仅支持几个光学周期。测量到的4.9分贝的压缩超过了广泛的量子信息系统的要求，展示了一个实现可扩展的超快量子纳米光子学的实用方法。作者使用LN中的纳米光子电路来实验证明超短脉冲压缩真空的产生和全光学测量作为可扩展CV量子纳米光子学的构建块。电路结合了两个色散工程相敏光参量放大器 (OPA)。第一个OPA产生微观压缩真空，然后用高增益OPA将其放大到同一纳米光子芯片内的宏观水平。由此产生的宏观场携带有关微观压缩状态的信息，可以对损失的高容忍度进行测量。
图 纳米光子学中压缩真空的产生及其全光学测量的图示在简化的实验装置中，挤压器和测量OPA由锁模激光器（Menlo Systems Orange A）泵浦，以250-MHz的重复频率产生约75 fs长的近变换限制脉冲。泵 1（挤压器 OPA）和泵 2（测量 OPA）脉冲之间的相对相位由泵2臂上的压电传感器 (PZT) 调制。在纳米光子芯片的输出端，放大的压缩信号和测量 OPA 泵首先使用分色镜分离，然后由两个不同的光谱分析仪检测。作者展示了压缩状态下的测量，证实了实验装置的准确性。
作者展示了在宽带宽上测得的压缩。结果表明，压缩存在于整个光谱中，具有轻微的光谱依赖性。轻微的光谱依赖性归因于绝热耦合器的耦合效率的波长依赖性。测得压缩带宽为 25.1 THz。预计带宽将增加到36.4THz。测量的挤压带宽主要受到光谱翼中测量OPA增益的轻微失配的限制。由于增益谱的这种差异，测量OPA不会将压缩真空在其整个生成带宽上放大到宏观水平，从而导致测量的压缩带宽降低。本工作生成的压缩状态可以占据大约四个光学周期的创纪录水平时间窗口。
RAJVEER NEHRA, et al. Few-cycle vacuum squeezing in nanophotonics. Science,2022,377(6612):1333-1337.DOI: 10.1126/science.abo6213.https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo6213
