単一光子のスペクトル圧縮

光子は、量子情報のほぼすべての課題に使うことができるので、量子技術において非常に重要である。例えば、量子計測学でも、光子による量子計算における情報キャリアとしても、ハイブリッドシステムにおける媒体としても、長距離ネットワークを確立するためにも使うことができる。これらの各応用分野によって使われる光子の物理的特徴はまったく異なる。スペクトル帯域幅は、量子光コヒーレンス・トモグラフィーでの50 THzから、ある種の量子メモリーでの50 Hzまで12桁に及ぶ。これらの技術を結合するには、過度の損失を避けるため、光子の中心周波数と帯域幅を可逆的に変換するコヒーレントなインターフェースが必要になる。今回我々は、チャープレーザーパルスでの和周波発生により、単一光子の帯域幅の40倍の圧縮と、圧縮された帯域幅の70倍にわたる波長可変性を実証する。これは、時間位置量子もつれを周波数量子もつれに変換できる、光の時間・周波数インターフェースになり、超高速時間測定も可能にする。これは、単一光子ともつれた光子での、任意波形生成の実現への一歩になる。