中国科大光量子芯片领域取得重要进展,首次在拓扑保护光子晶体芯片中实现量子干涉


原标题:中国科大光量子芯片领域取得重要进展,首次在拓扑保护光子晶体芯片中实现量子干涉
中国科学技术大学(中国科大)在光量子芯片领域确实取得了重要进展,首次在拓扑保护光子晶体芯片中实现了量子干涉。以下是对这一进展的详细阐述:
一、研究背景与意义
拓扑光子学由于具有鲁棒性的能量输运性质,在光子芯片研究方向具有实用化的应用前景。然而,量子干涉作为光量子信息过程的核心,尚未在拓扑保护光子晶体芯片中实现。中国科大郭光灿院士团队的研究工作正是针对这一难题展开的,其研究成果为拓扑光子学特别是能谷光子拓扑绝缘体结构应用于更加深入的量子信息处理过程提供了一个新的思路。
二、研究成果
实现量子干涉:研究团队基于光子能谷霍尔效应,在能谷相关拓扑绝缘体芯片结构中实现了量子干涉。这一成果是首次在拓扑保护光子晶体芯片中实现量子干涉,具有重要的科学意义和应用价值。
设计并制备拓扑分束器:研究团队在硅光子晶体体系中设计并制备出了“鱼叉”形的拓扑分束器结构。该结构基于能谷相关方向性传输的机理,设计并加工了拐角可达到120度的“鱼叉”形拓扑分束器。
高可见度双光子干涉:在“鱼叉”形拓扑分束器结构上,研究团队演示了高可见度的双光子干涉过程,干涉可见度达到95.6%。这一结果表明,拓扑分束器在量子干涉过程中具有优异的性能。
片上路径编码量子纠缠态的产生:通过级联两个拓扑分束器结构,研究团队进一步演示了片上路径编码量子纠缠态的产生。这一成果为量子信息处理过程中的量子纠缠态制备提供了新的方法。
三、研究团队与资助情况
该研究工作由中科院量子信息重点实验室任希锋教授、中山大学董建文教授为论文共同通讯作者,中科院量子信息重点实验室博士生陈阳和中山大学博士后何辛涛为论文共同第一作者,浙江大学戴道锌研究组也参与了相关工作。该工作得到了科技部、国家基金委、中国科学院、安徽省以及中国科学技术大学的资助。
四、研究意义与应用前景
推动拓扑光子学发展:该研究成果为拓扑光子学特别是能谷光子拓扑绝缘体结构的研究提供了新的思路和方法,有助于推动拓扑光子学的进一步发展。
促进光量子芯片应用:该研究成果在光量子芯片领域具有重要的应用价值,有助于实现更加紧凑、高效和鲁棒的光子芯片器件,为光量子计算、光量子通信等领域的发展提供有力支持。
综上所述,中国科大在光量子芯片领域取得了重要进展,首次在拓扑保护光子晶体芯片中实现了
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