昊量光電/星朗浩宇Noisy Labs壓縮光激光器

昊量光電/星朗浩宇Noisy Labs壓縮光激光器“壓縮態(tài)激光(Squeeze Laser)"或“壓縮光"不是指激光的物理特性被壓縮，而是量子光學(xué)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，壓縮激光（Squeezed Laser）壓縮的是光場(chǎng)的量子噪聲和不確定性。

壓縮激光的核心原理源于量子力學(xué)中的“海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理"。激光作為一種電磁波，具有“振幅"和“相位"兩種屬性。在普通激光中，這兩種屬性的量子不確定是平均分配的。標(biāo)準(zhǔn)量子噪聲極限 而壓縮激光技術(shù)通過(guò)特殊的光學(xué)手段，人為地“擠壓"光場(chǎng)的量子漲落，從而降低其中一個(gè)屬性的不確定性（噪聲），代價(jià)是提高另一個(gè)屬性的不確定性。

傳統(tǒng)激光器和壓縮激光器比較：

傳統(tǒng)激光器輸出的是經(jīng)典的相干光，而壓縮激光器輸出的是經(jīng)過(guò)特殊調(diào)制、具備量子特性的光。

傳統(tǒng)激光器通過(guò)激勵(lì)增益介質(zhì)，使大量原子同步釋放出頻率、相位和方向都一致的光子，形成高強(qiáng)度、高方向性的光束。具有優(yōu)異的相干性。

擠壓（壓縮）激光器：它通常以傳統(tǒng)激光器作為種子光源，再通過(guò)非線性光學(xué)過(guò)程（如光學(xué)參量放大）對(duì)光場(chǎng)的量子漲落進(jìn)行“擠壓"。利用量子力學(xué)中的“海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理"，通過(guò)降低光場(chǎng)一個(gè)屬性（如相位）的不確定性（噪聲），來(lái)?yè)Q取另一個(gè)屬性（如振幅）不確定性的增加，從而突破標(biāo)準(zhǔn)量子噪聲極限。在量子密鑰分發(fā)（QKD),量子通信,量子計(jì)算機(jī),糾纏光束生成,量子成像,量子傳感等量子研究中得到廣泛的應(yīng)用。

擠壓激光器能參數(shù)：

• 尺寸大小：41cm*61cm*29cm

• 相干輸出功率： 50mw

• 擠壓系數(shù) ：10db

• 輸出模式： 連續(xù)光（CW）

• 光束模式： TEM00

• 輸出中心波長(zhǎng)（泵浦光決定）： 1064nm和1550nm

• 輸出偏振 ：線性，s-pol

產(chǎn)生1064nm和1550nm的擠壓真空態(tài)的擠壓因子：

• 6分貝

• 8分貝

• 10分貝

它們是通過(guò)觸摸屏控制，用于在校準(zhǔn)和擠壓模式之間切換。

壓縮態(tài)激光（Squeezed Laser)應(yīng)用領(lǐng)域：

1.量子精密測(cè)量

壓縮光可以減少高精度測(cè)量中光子計(jì)數(shù)噪聲，廣泛用于精密測(cè)量。例如，激光干涉引力波探測(cè)器，可以探測(cè)由遙遠(yuǎn)黑洞、中子星等天體合并。2017年，美國(guó)科學(xué)家Rainer Weiss、Barry C. Barish和Kip S. Thorne因?yàn)閷?duì)LIGO探測(cè)器（激光干涉引力波天文臺(tái)）和引力波探測(cè)的決定性貢獻(xiàn)，獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

2.量子通信

通過(guò)光的壓縮態(tài)產(chǎn)生EPR糾纏光，從而用于量子密鑰分發(fā)、隱形傳態(tài)、量子編碼等領(lǐng)域。

3.量子傳感

量子傳感是成熟的應(yīng)用領(lǐng)域。通過(guò)壓縮光測(cè)量了具有更好信噪比的引力波信號(hào)。當(dāng)進(jìn)一步提升光強(qiáng)或功率過(guò)于困難時(shí)，壓縮激光會(huì)提高測(cè)量靈敏度。6分貝的壓縮光能提升信噪比，就像你把光功率增加四倍一樣。10 dB的壓縮光就像光輸出增加了十倍。如果你的生物樣本無(wú)法承受激光光，壓縮激光可能是個(gè)選擇。如果你因?yàn)樾枰す獍踩胧┒q豫是否要增加光輸出，壓縮光也可以作為一個(gè)選擇。

4.量子計(jì)算

量子計(jì)算行業(yè)目前也十分火熱。量子計(jì)算機(jī)由于其量子比特的特殊性，能夠在一些特定數(shù)學(xué)問(wèn)題上，快速解決一些經(jīng)典計(jì)算機(jī)的大難題，比如大數(shù)分解、離散對(duì)數(shù)計(jì)算等。例如，壓縮態(tài)光場(chǎng)被應(yīng)用于解決高斯玻色采樣這一經(jīng)典計(jì)算難題。與單光子態(tài)相比，壓縮態(tài)光場(chǎng)的光子數(shù)分布本身的多樣性進(jìn)一步增強(qiáng)了高斯玻色采樣的量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)。

5.子密鑰分發(fā)（QKD)

量子密鑰分布利用了被壓縮光對(duì)光子損失的敏感性以及其量子隨機(jī)性。這里，這種方法是將兩束壓縮激光束重疊在平衡分束器上。兩束輸出的測(cè)量是私有的（量子隨機(jī)）和相關(guān)的（糾纏的）。

量子傳感是成熟的應(yīng)用領(lǐng)域。GEO600在2012年至2015年的“天文觀察"觀測(cè)中，通過(guò)壓縮光實(shí)現(xiàn)了更高的測(cè)量靈敏度。自2019年以來(lái)，LIGO和Virgo通過(guò)壓縮光測(cè)量了具有更好信噪比的引力波信號(hào)。當(dāng)進(jìn)一步提升光強(qiáng)或功率過(guò)于困難時(shí)，壓縮激光會(huì)提高測(cè)量靈敏度。6分貝的壓縮光能提升信噪比，就像你把光功率增加四倍一樣。10 dB的壓縮光就像光輸出增加了十倍。如果你的生物樣本無(wú)法承受激光光，壓縮激光可能是個(gè)選擇。如果你因?yàn)樾枰す獍踩胧┒q豫是否要增加光輸出，壓縮光也可以作為一個(gè)選擇。