fotonparit

Fotonpar är två fotoner som genereras samtidigt i en gemensam process och ofta uppvisar starka korrelationer i polarisation, energi och tidsstruktur. I många fall är fotonparet entangled, vilket innebär att kvanttillståndet inte kan beskrivas som två separata fotoner även när de är rumsligt åtskilda.

Den vanligaste produktionsmetoden är spontan parametrisk nedbrytning (SPDC) i icke-linjära kristaller, där ett pumpfoton bryts ned till två dotterfotoner som kallas signal och idler. Andra metoder inkluderar fyra-vågsmikning i optiska fibrer eller mikroresonatorer. Genom att justera fas-matchning och pumpens egenskaper kan man kontrollera fotonparets spektrala och polarisationstillstånd samt graden av entanglement.

Fotonpar används som källor till entangled fotoner och är grundläggande för kvantkommunikation och kvantinformation. Tillämpningar inkluderar kvantkryptering, kvantteleportation och kvantbildning. De används också som heralded-källor där närvaron av en foton i paret indikerar att den andra fotonen är närvarande och fungerar som användbar resurs.

Experimentellt mäts fotonparet ofta genom tids- och polarisationkorrelationer med två detektorer. Vanliga verktyg är singel-foton-detektorer och tidsupplösande detektorer samt coincidensmätningar. Ett centralt fenomen är Hong–Ou–Mandel-effekten, som avslöjar hur lika fotonerna är och används för att utvärdera kvaliteten hos källan.