【光学前沿】国防科技大学胡以华教授团队在量子纠缠领域取得重要突破

量子纠缠是量子力学中最神秘的现象之一，也是量子科学的核心资源。它描述了一对或多个粒子在空间上分离，但它们的量子状态却相互关联，对其中一个粒子的测量会瞬间影响另一个粒子的状态。位置-动量纠缠（EPR纠缠）是量子纠缠的一种特殊形式，描述了一对粒子在位置上相关，而在动量上反相关。这种纠缠在量子成像、量子测量和量子通信等领域具有重要应用。

传统的EPR纠缠制备技术主要基于非线性晶体和原子系统。然而，这些方法存在效率低、装置复杂、调节难度大等问题。因此，开发一种高效、简洁的EPR纠缠制备方法成为量子科学领域的重要课题。

二、创新研究

胡以华教授团队基于周期极化磷酸氧钛钾（PPKTP）晶体的自发参量下转换效应，成功制备了EPR纠缠源。该方案的核心在于利用非线性晶体生成偏振方向互相垂直的纠缠光子对，整体光路主要由两个4f成像系统构成。

实验中，泵浦光源由405nm连续光激光器、偏振分光棱镜和一组透镜提供。通过特定的光路设计，团队成功实现了高效率的EPR纠缠光子产生。实验装置相对简单，只需单一泵浦光源，极大简化了实验装置的复杂度。

为了验证纠缠特性，团队采用了鬼成像和鬼干涉技术。在信号光子路径中加入成像物体（如细铁丝），通过符合计数分析，成功实现了鬼成像和鬼干涉。实验结果显示，动量不确定度为Δp=(1.453±0.381)ℏ/mm，位置不确定度为Δx=(0.045±0.0067)mm，满足EPR纠缠不等式，证明了所制备的光子对存在位置-动量纠缠。

三、研究意义

该研究不仅成功实现了基于PPKTP晶体的高效位置-动量纠缠光子对的制备，还通过鬼成像与鬼干涉技术对其纠缠特性进行了精确表征。这一技术在保证原理可靠性的同时，具备了在常温环境下高效制备与表征纠缠的优点，为量子成像、量子隐形传态、量子密钥分发和量子探测等前沿领域提供了新的技术手段。

胡以华教授表示，未来团队将继续优化泵浦光源的高斯特性，进一步提升纠缠质量，推动量子技术的发展。这一高效制备纠缠态的方法为量子科学领域的应用研究开辟了新的道路，具有广泛的应用前景。

四、团队简介

胡以华教授团队长期致力于激光精确信息获取及光电对抗理论与应用研究，围绕目标的激光三维成像、反射层析激光雷达成像、大气扰动激光探测、相干探测、光子探测以及量子纠缠探测方法，取得了一系列研究成果。团队为空天弱暗目标远距离探测、高精度定位和多维信息获取提供了新型技术手段，为我国量子科学领域的发展做出了重要贡献。

总之，胡以华教授团队的这一突破性成果，不仅在理论上具有重要意义，也为未来量子技术的实际应用提供了新的可能性。我们期待这一技术能够在更多领域得到应用，为人类探索未知世界提供更强大的工具。