主编推荐 | 郭光灿院士团队：跨越波段的“量子桥梁”——实现高保真紫外至可见光偏振保持频率转换

Chinese Optics Letters 2026年第2期Editors’ Pick:

Qingquan Yao, Chenxu Wang, Yuancong Li, Jinming Cui, Yunfeng Huang, Chuanfeng Li, and Guangcan Guo, "Polarization-preserving quantum frequency conversion to VIS via cross-band achromatic UV-NIR waveguide coupling," Chin. Opt. Lett. 24, 021901 (2026)

量子网络要把相距遥远的量子处理器“连成网”，需要光子在不同量子节点之间携带并传递量子态。但在现实系统中，不同平台的发光/吸收波段差异很大；例如囚禁离子常在紫外波段发射单光子，而许多固态量子存储器工作在可见或近红外波段。要实现异构节点互联，就必须跨波段改变光子的颜色（频率），同时不破坏光子所携带的量子信息。

偏振是最常用的光子量子信息编码自由度之一，因此偏振保持量子频率转换（PPQFC）是异构量子网络中的关键环节。难点在于，紫外到更长波段的跨度很大，常规透镜系统会引入显著色差，导致多波长光难以同时高效耦合到同一波导模场；此外，长期运行中的相位漂移也会降低偏振保持的稳定性。

针对上述挑战，中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、黄运锋、崔金明等研究人员，提出并设计了基于Sagnac环路构型并引入离轴抛物面镜实现跨波段消色差波导耦合，实验实现了从369.5 nm（紫外）到580 nm（可见）的偏振保持量子频率转换，并系统表征了器件的偏振保持性能与长期稳定性。相关成果发表在 Chinese Optics Letters 2026年第24卷第2期。

研究结果表明，该系统在超过10小时的连续运行中保持了97.6% ± 1.0% 的偏振过程保真度，并展现出良好的长期稳定性；这为把离子光子与固态存储器的光谱窗口对接提供了可行的工程路径，为异构量子网络中的量子态传输与纠缠分发奠定基础。

图1 消色差波导耦合的Sagnac环路，实现紫外到可见的偏振保持量子频率转换

后续工作将进一步通过一阶准相位匹配、更小模场波导等途径提升转换效率，并推动与囚禁离子及固态量子存储器的纠缠连接验证，向可用的混合量子网络节点迈进。

作者简介

崔金明，中国科学技术大学研究人员，长期从事量子网络与量子计算研究。

主要研究方向为量子网络、混合量子接口、量子计算。

黄运锋，中国科学技术大学研究员、博导、杰青。

主要研究方向为光量子信息处理和离子阱系统量子信息处理的实验研究。

李传锋，中国科学技术大学教授、博导、杰青。

主要研究方向为构建有特色的量子纠缠网络、利用量子信息技术研究量子物理。