近日，中国科学院国家授时中心张首刚和董瑞芳研究员带领的科研团队提出一种新型的动态温度补偿(DTC)方法，有效稳定了由掺氧化镁周期极化铌酸锂波导(MgO: PPLN-WG)产生的纠缠双光子源的波长。

研究团队利用色散傅里叶变换(DFT)技术，从时间相关单光子计数(TCSPC)直方图测量中快速获取光子的波长信息。在静态温度控制的情况下，监测到下转换光子中心波长在14小时内漂移高达556.8pm，导致Hong-Ou-Mandel (HOM)干涉可见度从95.5%降低到69.4%。为解决这一问题，研究团队采用数字比例-积分-微分(PID)算法与DFT技术相结合，实现了对波导工作温度的实时补偿，以稳定相位匹配条件。基于该方案，纠缠光子的长期波长漂移得到了有效抑制，Allan方差在10000秒的平均时间内达到了1.67×10^-7，相比传统静态温度控制提升了两个量级，同时HOM干涉可见度在14小时内保持在96.1% ± 0.6%。

此项技术的发展为纠缠双光子源的波长稳定提供了一种简单而高效的解决方案，有望显著提升依赖于波长稳定双光子源的各种量子信息处理应用的性能。相关论文表在Wiley出版社量子领域旗舰期刊Advanced Quantum Technologies。

图1. 原理框图。(a) 基于DFT的光子波长测量原理；(b) 动态温度补偿工作逻辑图。

图2. 实验结果。(a) 光子波长稳定度；(b) HOM干涉可见度随时间变化情况。