指尖上的量子光源:鈮酸鋰光子芯片研究新進展
量子信息技術(shù)是21世紀最具魅力的領(lǐng)域之一,它利用量子世界的疊加原理和糾纏特性使得信息處理在容量、速度和精度等方面展現(xiàn)出極大優(yōu)勢,將成為后摩爾時代的支撐技術(shù)。而這一技術(shù)的實用化還存在很大挑戰(zhàn),其中如何將量子器件芯片化,即在降低成本的同時提升芯片性能成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵課題。 最近,南京大學(xué)物理學(xué)院祝世寧院士科研小組實現(xiàn)了基于鈮酸鋰的首個量子光學(xué)芯片,將糾纏光子源、電光調(diào)制器、光子干涉儀等功能單元成功集成在同一塊基于光學(xué)超晶格的鈮酸鋰光子芯片上,實現(xiàn)了糾纏光子產(chǎn)生和調(diào)控的一體化設(shè)計,完成了糾纏光子對聚束態(tài)和分離態(tài)的快速切換。 圖1 圖1是芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和外觀照片。整個芯片分為三個區(qū)域,區(qū)域I是對經(jīng)典抽運激光的處理,主要是對抽運光的分束和相位調(diào)制,區(qū)域II是疇反轉(zhuǎn)區(qū),也稱光學(xué)超晶格區(qū),將兩路抽運光轉(zhuǎn)化為簡并的糾纏光子對,得到一個路徑聚束態(tài)。區(qū)域III是對糾纏光子的處理,利用波導(dǎo)耦合器實現(xiàn)Hong-Ou-Mandel(HOM)干涉以及對抽運光的濾波。 |