【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊在量子測量與傳感研究方面取得進展。該團隊李傳鋒、許金時、劉曌地等首次提出并實驗實現(xiàn)了量子夏克–哈特曼波前傳感器。該團隊通過重構(gòu)雙光子橫向空間波函數(shù)，觀測了位置糾纏光子對在自由空間傳播時振幅關(guān)聯(lián)和相位關(guān)聯(lián)的動力學(xué)演化。7月16日，相關(guān)研究成果發(fā)表在《物理評論快報》上。
 

　　光場相位分布的測量是關(guān)鍵問題，特別是在自適應(yīng)光學(xué)中可用來校正像差的影響。此前，該團隊在經(jīng)典波前傳感研究方面取得了進展。
 

　　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量方法。該方法使用微透鏡陣列，將光場在局部空間的傳播方向轉(zhuǎn)換為聚焦光斑的位移，從而測量得到光場相位梯度的分布，并重構(gòu)出相位。同時，它的空間分辨率由透鏡尺寸決定。該團隊受此啟發(fā)，提出并實現(xiàn)了量子夏克–哈特曼波前傳感器，觀測到位置糾纏光子對空間波函數(shù)的動力學(xué)演化。雙光子射入透鏡陣列后，在其后焦面探測雙光子的聯(lián)合空間概率分布。研究發(fā)現(xiàn)，通過對單個微透鏡孔徑內(nèi)所有點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)合強度分布即可得到雙光子空間波函數(shù)。該團隊測量了自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的光子對在自由空間不同演化時間的空間波函數(shù)，觀測到雙光子在自由空間傳播過程中振幅關(guān)聯(lián)逐漸變?nèi)醵辔魂P(guān)聯(lián)逐漸變強的過程。進一步，該團隊測量了雙光子在動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、天文觀測和多光子相互作用的檢驗中。
 

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

量子波前傳感原理示意圖(小圖)和實驗裝置圖
 

實驗結(jié)果圖