光通信波段量子光源及其量子工程应用

利用光纤光学和硅光子芯片技术发展各种关联/纠缠光量子态的产生技术，以此为基础探索各种量子工程应用

硅光量子集成芯片

面向光量子器件集成化发展的趋势，研究在硅光子芯片上实现光量子态产生，操控，探测的新器件和复杂量子信息功能集成

新结构和新材料介观波导及其光量子器件应用

面向光量子器件，特别是光量子集成芯片面临的关键技术问题，发展包括硫化物玻璃波导，表面等离激源波导，超导纳米线，介观表面等多种材料和结构的混合集成体系，实现复杂光量子功能的芯片集成

代表性成果

• 将光纤光学和硅光子芯片技术相结合，在量子光源的研究中创新突破，实现了高质量偏振纠缠、频率纠缠、能量-时间纠缠和超纠缠等多种双光子量子态的产生，形成了光通信波段量子光源的完整解决方案，发展出实用化设备，并应用于量子通信场地实验。
  - True Single-Photon Stimulated Four-Wave Mixing, ACS Photonics，4(4)，746-753, 2017
  - Generation of hyper-entanglement on polarization and energy-time based on a silicon micro-ring cavity, Optics Express, 23(4), 3985, 2015
  - Generation of hyper-entanglement in polarization/energy-time and discrete-frequency/energy-time in optical fibers, Scientific Reports, 5, 9195, 2015
  - Entanglement swapping over 100 km optical fiber with independent entangled photon-pair sources, OPTICA，4(10), 1214-1218, 2017
  - Quantum teleportation with independent sources and prior entanglement distribution over a network, Nature Photonics, 10(10)，671-675, 2016
• 提出并实现了基于光纤偏振纠缠贝尔态产生的光通信波段量子光源，构建了完全基于光纤光学技术的QSDC实验系统，光纤量子信道长度为500米。首次完整的论证了纠缠基QSDC协议在光纤传输条件下实现的可行性。
  - Fiber based frequency-degenerate polarization entangled photon pair sources for information encoding, Optics Express, 24(22)，25619-25628, 2016
  - Experimental long-distance quantum secure direct communication, Science Bulletin, 62, 1519?1524, 2017
• 提出了基于宽带频率关联光子对的时域量子鬼成像方案，该方案利用空间色散和时间色散将频率关联转化为光子照射位置-到达时间之间的关联，从而利用时间分辨符合计数测量实现量子鬼成像。利用硅波导量子光源实现了该方案的实验论证，光纤传送距离达到50公里。进一步将窃听检测机制与该方案结合，提出并实验论证了QSGI的概念, 拓展了量子鬼成像的长距离应用。
  - Long-distance temporal quantum ghost imaging over optical fibers, Scientific Reports, 6，26022, 2016
  - Quantum secure ghost imaging, Physical Review A, 98, 063816, 2018