理论与实验相遇:新近验证的产生高度压缩光的策略

在设计量子器件时,仔细选择工作原理和将使用的粒子是至关重要的。然而,要做到这一点十分困难,因为粒子的寿命(或称“相干性”)与它们相互作用的强度之间存在着固有的权衡取舍。例如,光子具有高度相干性,但其相互作用很弱,而物质中的激子和其他形式的励磁相互作用很强,但相干性很弱。
相比之下,偏振子是由光和物质组成的混合粒子,在某些应用中提供了对这种权衡取舍的解决方案。在我们2010年发表于《物理评论快报(Physical Review Letters)》上的一篇文章中,我们从理论上预测了一种机制,通过这种机制,高度受限的偏振子可以产生压缩光——也就是一种量子涨落受到高度抑制的连续光子流。
随后,我们与来自法国国家科学研究中心(Centre National de la Recherche Scientifique,CNRS)和皮埃尔玛丽居里大学(Université Pierre et Marie Curie)的实验者们合作,以使我们的预测成为现实。为此,我们采用了一种定制的柱状半导体微结构。这个装置分离了使用激光产生的偏振子的可能量子态的能级。这种分离的能级转而抑制了噪声从未被激光激发的其他量子态注入到一个量子态的作用。这项合作的结果于2014年发表在《自然通讯(Nature Communications)》上。
我们的发现可能为生成和利用压缩光的新技术铺平道路,这对量子计算、量子通信和量子传感领域即将到来的技术而言非常重要。最值得注意的是,因为实验中使用的功率范围约为几毫瓦,基于研究前提的量子器件可以集成在半导体平台上。
总体而言,这些研究证实了理论物理学家和实验物理学家们的协作可能取得的成果。虽然这种协作在最近的物理研究中并不时常发生,但它们对推进量子力学领域和相关技术应用至关重要。

论文1标题:

Quantum Squeezing Generation versus Photon Localization in a Disordered Planar Microcavity

作者:

Motoaki Bamba,* Simon Pigeon, and Cristiano Ciuti

DOI:

10.1103/PhysRevA.83.021802

论文2标题:

Polariton-generated intensity squeezing in semiconductor micropillars

作者:

Thomas Boulier, Motoaki Bamba, Albert Amo, Claire Adrados, Lemaitre Lemaitre, Elisabeth Galopin, Isabelle Sagnes, Jacqueline Bloch, Cristiano Ciuti, Elisabeth Giacobino and Albert Bramati

DOI:

10.1038/ncomms4260