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单光子的电光调制
发布时间:2012-11-29   点击次数:1360次

                     单光子的电光调制                                    

         

单光子的波函数通常是一个“波包”。但在理论上,只要不直接探测光子,就可操纵它的波函数到任何复杂的形状。科学家们zui近能过滤单光子,因此使波包的频率范围变窄。但改变光子波包的时间依赖性就更加困难,必须知道光子何时在调制器件中,接着需要时间改变它。一对纠缠光子典型的波包时长只有十分之一皮秒,这对于现有技术来说太短了。
 
现在情况有所改变,美国斯坦福大学的科学家生成了纠缠光子波包,时长接近一个微秒。他们用现有的被称为“慢光”或“电磁感应透明”的技术来进行单光子调制。首先,他们在铷气体中产生了一对频率略微不同的光子。频率低的光子以接近传统光的速度在气体中行进,而频率高的光子因为它与铷的相互作用,以大约光速1/10,000的速度移动。在电光调制器中,对快速移动光子的探测标识了慢速移动光子的到达时间。因为不可能直接对波包进行测量,所以科学家探测了大量同样的光子,绘制出每300纳秒周期光子在探测器上出现的概率图形。在这些图中,他们表示一个单光子波包被整形成两个50纳秒长的方形脉冲。他们也产生了高斯型和指数型的波包。在过去为了获得特别的波包形状,要在特殊容器中产生单光子。但现在电光调制器提供了更高的控制程度。这项工作在基础和应用两方面都具有重要性,它可用于量子密码术,也可以应用于量子计算机内存方面。

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