本报讯 郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在轨道角动量（OAM）光子的量子频率转换研究领域取得系列重要进展：该实验室史保森教授领导的小组在国际上首次实现了OAM单光子、OAM纠缠光子以及OAM与偏振组成的混合纠缠光子的频率上转换，证明了在频率变换过程中单光子的量子相干性和光子对的纠缠特性保持不变。主要研究成果分别发表在在国际光学权威期刊《光：科学与应用》和国际物理权威期刊《物理评论快报》上。

中科院量子信息重点实验室史保森教授和博士后周志远等从2012年就开始了携带OAM光束的非线性频率转换研究，取得了一系列进展，并在此基础上取得重要突破：他们利用周期性非线性晶体作为变频介质，采用外腔共振技术提高转换效率，首次成功实现了OAM单光子从红外到可见波段之间的频率上转换，并证明了在频率转换过程中光子的非经典关联和量子相干性保持不变，迈出了基于频率转换器实现量子接口的关键一步。最近，他们又将这项技术提升到一个全新的高度：在国际上首次实现了OAM纠缠光子以及OAM与偏振组成的混合纠缠光子从红外到可见波段的频率转换，并且验证了光子的纠缠特性在转换过程中保持不变。这一系列工作对实现工作在不同波长的OAM量子网络的对接和量子信息交互具有重要意义。

这一系列工作也开辟了量子光学与非线性光学研究的新篇章，为研究高维OAM量子态的相干波长转换、极弱光强下复杂空间光场的上转换探测以及短波长OAM光束的制备具有重要价值。此外，由于红外图像信号在遥感、夜视、天文观测等领域具有非常重要的作用，因而红外图像的高精度探测尤为重要，但常用的红外探测存在设备精度低、分辨率不高、探测效率低且设备昂贵等一系列问题。将图像信号通过频率上转换至可见波段，利用高精度、高灵敏度且价格低廉的可见波段探测设备进行探测是解决以上问题的一条有效途径。史保森小组所取得的系列成果对构建红外信号上转换探测器，解决红外图像信号、特别是微弱信号的检测具有重要价值。

论文的第一作者为博士后周志远。

（中科院量子信息重点实验室 量子信息与量子科技前沿创新中心 科研部）