自發參量下轉換(SPDC)

在量子光學中，有一製造糾纏態的方式，以雷射激發"非線性晶體"，藉由自發參量下轉換(spontaneous parametric down-conversion, "SPDC")過程，可以產生具有偏振特性的光子對。在此，我們先來介紹神奇的SPDC。

經由調整相位匹配(phase matching)條件，可以得到糾纏光子對。其中的差異可以經由CCD的影像了解其中的差異。下面介紹三種相位匹配產生的光子對。

下面CCD影像中，可以把上下兩個影像(圓圈)，視為兩個同時產生且互為垂直的偏振光子(H, 水平偏振; V, 垂直偏振)。此影像為光子對經由一段時間的偵測，並非單一光子的影像。

如在圖(c)兩圓"交點"處偵測光子偏振，將有兩種可能得到的結果，一為左邊測到H，右邊是V; 另外是左邊測到V，右邊是H。由於自發產生光子，在測量光子狀態之前，無法知道光子偏振特性，可以利用此特性，製備具有糾纏特性之糾纏光子對。

改變相位匹配條件，觀察CCD可以得到圖(a)與圖(b)。圖(a)，在一次測量後，可以確定上面光子固定為H，下方光子為V，這完全可以知道光子狀態，因此不具糾纏特性。但是，由圖(a)與圖(c)可以了解到，圖(a)只有用到兩圓交點的光子，其他光子無法被使用，但是圖(c)可以用到所有的光子。我們稱圖(a)光子為"類光束"(beamlike)。

之後將再介紹如何將圖(a)與圖(b)的光子由非糾纏變為糾纏光子！

注意：

這裏提及的都是一顆顆的“光子“，為何會有ㄧ整圈的影像呢？

由於雷射持續激發晶體，產生光子，在累積一段時間後所得到很多光子的影像。脈衝雷射的重複率約為78MHz。