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自发参量下转换 (SPDC) 几十年来一直是探索量子现象及其应用的关键技术。例如，传统的 SPDC 将高能泵浦光子分裂成两个低能光子，是产生纠缠光子对的常用方法。自 SPDC 早期实现以来，研究人员一直想将其推广到更高阶，例如产生纠缠光子三重态。然而，通过单个 SPDC 过程直接生成光子三重态仍然难以实现。在这里，我们使用通量泵浦超导参量腔展示了直接三光子 SPDC，光子三重态在单腔模式下生成或在多个模式之间分裂。在强泵浦下，状态可以非常明亮，通量密度超过每秒每赫兹 60 个光子。观察到的状态是强非高斯的，这对潜在应用具有重要意义。在单模情况下，我们观察到正交电压的三角星形分布，这表明了长期预测的“星态”。观测到的状态表现出强的三阶关联，这与立方哈密顿量产生的状态预期一致。通过以多种模式的和频进行泵浦，我们观察到多种模式之间存在强的三体关联，令人惊讶的是，在没有二阶关联的情况下也是如此。我们进一步分析了辛对称群模式变换下的三阶关联，表明观察到的变换性质可以“指纹化”产生它们的特定立方哈密顿量。观测到的非高斯三阶关联代表了量子光学领域向前迈出的重要一步，可能对微波场的量子通信以及连续变量量子计算产生重大影响。
超导参量腔中三光子自发参量下转换的观测
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