图1 实验装置和频率梳的示意图。a 由中心波长为1060nm基本光频梳的二次谐波产生中心波长为530nm的频率梳。频率梳状脉冲序列泵浦两个分离的PPLN晶体，并在上部路径1或下部路径2中产生信号和闲置光子对的流。通过可变中性密度（VND）滤波器，通过具有可控强度比的两个二向色镜（DM）将1542nm具有1Hz线宽的单色激光注入到两个晶体中。在非线性晶体之后，信号光子通过两个DM与共线传播的闲置和种子光子分离。只有信号光束汇聚于光谱仪前面的50:50 BS上。信号光子的单光子统计和干涉条纹可以用单光子计数器或连接到光谱仪输出端的EMCCD相机检测。通过调制泵浦光束，种子光束和信号光束的光程差来测量信号场干涉条纹。b示意性地显示了Yb光纤激光频率梳，二次谐波产生的泵浦以及由StPDC产生的信号场的梳状结构。

由于频率梳的频率缩放和长相干性，单光子水平的频率梳可以为量子技术的发展提供一个有吸引力的平台。近日，韩国基础科学研究所（IBS）的研究人员以一种未曾报道过的方式展示了频率梳单光子干涉测量法，其能够通过擦除纠缠光子对的路径信息来引入相干。使用由高度稳定的频率梳状激光器和超窄种子激光器泵浦的双参数下转换来制备光子对，这是在极低转换效率的情况下进行的。这种量子干涉仪的独特之处在于，在不预示共轭(闲置)光子的情况下，具有多个频率分量的路径编码单光子(信号)引入的单光子干涉可以以单位1的可见度观察到。这种利用信号—闲置量子纠缠的方法能够分别测量材料特性，而不是通过闲置光子与物质相互作用来探测材料。作者证明了量子信息和频率梳技术可以结合起来实现量子信息平台，预计这将有助于量子信息和光学测量在超出经典极限之外的应用，包括利用频率编码的多维量子位状态的光子在未检测远程量子测量、通过频率转化的远距离量子态工程、利用高维态来提高密钥速度的量子技术等。相关内容以《Frequency comb single-photon interferometry》为题，发表在《Communications Physics》杂志上。

图2 单光子干涉条纹和干涉可见度。a泵浦光束路径长度差（Δxp），信号光束路径长度差（Δxs）和种子光束路径长度差（Δxseed）与干涉条纹关系图，其中探测器是与原始数据相减的恒定背景（EMCCD）。实曲线是正弦拟合函数。 对于10毫秒的曝光时间，单光子计数率大约为104。b透射系数随着放置在一个种子光束路径上的可变中性密度（VND）滤波器而变化。

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