6月25日，2024年度陳嘉庚科學(xué)獎和陳嘉庚青年科學(xué)獎頒獎儀式在中國科學(xué)院第二十一次院士大會上舉行。中國科學(xué)院院士、江蘇省光電技術(shù)創(chuàng)新中心主任祝世寧院士與國防科技大學(xué)徐平研究員的“鈮酸鋰光子芯片”項目獲得本年度陳嘉庚科學(xué)獎“技術(shù)科學(xué)獎”。

該項目在單個鈮酸鋰晶片上集成了糾纏光源、電光調(diào)制器、波導(dǎo)分束等多種功能器件，實現(xiàn)了片上光量子態(tài)的高效產(chǎn)生和高速操控。目前，祝世寧院士團隊的鈮酸鋰光子芯片技術(shù)，已經(jīng)在南京江北新區(qū)落地轉(zhuǎn)化。

鈮酸鋰晶體具有寬透光范圍和高電光、聲光、熱光和非線性系數(shù)，且化學(xué)性能穩(wěn)定，傳輸損耗低，是理想的光子學(xué)材料，在當代信息光電子和激光領(lǐng)域有著重要應(yīng)用，被稱為“光學(xué)硅”。

項目完成人所在團隊曾利用準相位匹配原理，通過對鈮酸鋰晶體中微結(jié)構(gòu)鐵電疇的調(diào)控，研制出光學(xué)超晶格并成功應(yīng)用于全固態(tài)激光器、電光調(diào)制器、高頻濾波器等新型光電子器件，推動了相關(guān)技術(shù)發(fā)展。本項目則是將準相位匹配原理進一步拓展到量子光學(xué)與量子信息技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)展了利用微結(jié)構(gòu)對光量子態(tài)相干調(diào)控系統(tǒng)理論，研制出多種用于光量子態(tài)產(chǎn)生和調(diào)控的鈮酸鋰光學(xué)超晶格，可用于光量子信息多個技術(shù)領(lǐng)域。

從2010年起，項目完成人又瞄準了鈮酸鋰光量子集成芯片研究目標，將疇工程與現(xiàn)代光子集成技術(shù)相結(jié)合，于2014年首次將糾纏光子產(chǎn)生、電光調(diào)制、光子干涉、波分復(fù)用等不同功能單元集成到了同一鈮酸鋰波導(dǎo)芯片上，完成了芯片上量子態(tài)的可控操作，多項關(guān)鍵指標包括光子產(chǎn)率、調(diào)諧速率、調(diào)諧帶寬等均創(chuàng)下當時國際最好水平。該工作展示了鈮酸鋰芯片用于可編程大規(guī)模光子集成的可行性，同時也推進了小型化、芯片化光量子器件研制和設(shè)備開發(fā)，開辟了一條有別于硅基的光量子芯片技術(shù)路線。