纠缠既奇妙又有用。它描述了与我们对概率的日常直觉相反的系统，全态不能被描述为其组成部分的乘积，对纠缠系综的一部分的测量将瞬间影响其他部分，而不管空间和时间的分离。与相干制备的量子振幅的干涉一起，它产生了奇异而奇妙的量子现象。

在最近的一系列工作中，由尼斯物理研究所的Sébastien Tanzilli[1][2][3]领导的量子光子学和信息小组与法国国家科学研究中心（CNRS）和 蔚蓝海岸大学合作；由Camille Sophie Brès领导的EPFL光子系统实验室[2]；以及XLIM研究所的Philippe Roy领导的光纤光子学和相干源小组，与CNRS和利摩日大学[3]合作，在实用和可扩展的高性能光子纠缠源[1][2]及其在材料表征中的开发[3]方面取得了巨大进展。

展望未来，CNRS-INPHYNI的量子光子学和信息小组已经能够开发出先进的集成光子芯片，能够产生可配置的双光子态，具有可证明的纠缠和不可区分性（‘Configurable heralded two-photon Fock-states on a chip’, X. Hua et al.,2021 [1]）——用于探索复杂的量子信息协议，并证明了纠缠和与硅基光子芯片的优异不可区分性 (‘Near perfect two-photon interference out of a down-converter on a silicon photonic chip’, R. Dalidet et al., 2022 [2])——打开了实现可扩展量子互联网应用的大门。

在更短的时间范围内，在向更小、更通用和更高功率的激光光源发展的过程中，需要更高的制造精度。通过使用类似的纠缠源并利用基于Hong-Ou-Mandel干涉测量的量子光学方法，他们证明了制造基于光纤的相干光源所需的材料（如高度非线性特种光纤）的量子增强精度 (‘Quantum-limited determination of refractive index difference by means of entanglement’, M. Reisner et al., 2022 [3]).，2022[3]）。这种光纤激光器有望彻底改变科学和工业应用，从生物医学研究到工业材料加工。

三个参考文献中开发和使用的纠缠源基于自发参数下转换（SPDC），尽管在各种设计、配置和材料系统中。一般而言，为了表征此类设备的性能，要测量的关键品质因数包括：

这些指标中的每一个都需要时间相关单光子计数（TCSPC）来测量，即它们需要单光子探测器和时间控制器电子设备。这些测量都通过具有更高的探测器效率、更少的探测器暗计数和更高的时序分辨率而得到改进。然而，最关键的测量通常是G^（2）（0）参数。

图1：（来自R.Dalidet等人[2]）实验装置示意图，其中Si3N4波导的输出被发送到HBT检测装置，以确定单光子纯度，或folded-Franson干涉仪装置，以测定生成纠缠的质量。

在参考文献中，g^（2）测量有两种变化。单个SPDC源通常以不同的能量产生光子对，其中一个光子被称为“闲适光”，其存在预示着另一个“信号光”光子的存在。

在R.Dalidet等人[2]的情况下，无论是在Hanbury Brown&Twiss配置（图1A）还是在Franson干涉仪配置（图1B）中，测量的g^（2）始终是信号和空转光子之间的两倍符合，因此符合率与探测器效率的平方成正比。假设泊松计数统计，这意味着与g^（2）直方图的每个仓相关联的不确定性随着整体单光子探测器效率的提高而线性改善。

然而，在X.Hua等人[1]中，情况不同。测量到类似的双光子符合，但这些是两个不同SPDC源的信号光子之间的符合，它们本身已经被双闲适光子符合所预示，因此最终的测量实际上是四光子符合。现在，g^（2）直方图的每个仓中的一致率与探测器效率的四次方成比例，并且统计将随着探测器效率的二次方而改善。因此，最大化探测器效率和最小化寄生探测器噪声对于能够在实际时间范围内执行足够干净的测量至关重要。

特别具有挑战性的是[1]中提出的表征光子芯片的配置双光子态所需的四阶符合测量。由于TCSPC中的光子探测统计遵循泊松分布，因此探测器效率和探测器暗计数率是最重要的。效率的提高将使构建等效统计所需的时间相应减少2到3的幂。暗计数率的降低将对测量的统计数据的质量具有类似的改进。为了满足CNRS实验室的需要，ID Quantique提供了ID281超导纳米线单光子探测器阵列。高效率（1550 nm处大于85%）、高计时精度（<45 ps FWHM计时抖动）和低探测器噪声（<100 Hz暗计数）使其能够成功表征纠缠源、配置双光子态，并执行光纤芯/包层折射率差异的量子增强计量实验。

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