近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團隊在光量子芯片研究中取得重要進展。中國科大消息顯示,該團隊任希鋒研究組與中山大學(xué)董建文、浙江大學(xué)戴道鋅等研究組合作,基于光子能谷霍爾效應(yīng),在能谷相關(guān)拓?fù)浣^緣體芯片結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)了量子干涉。
據(jù)了解,拓?fù)涔庾訉W(xué)由于具有魯棒性的能量輸運性質(zhì),在光子芯片研究方向具有實用化的應(yīng)用前景。產(chǎn)生拓?fù)湎嘧兊年P(guān)鍵在于通過破壞系統(tǒng)的時間反演對稱性或空間反演對稱性,以在能級簡并點產(chǎn)生能隙,從而形成受拓?fù)浔Wo的邊界態(tài)。
該成果為拓?fù)涔庾訉W(xué)特別是能谷光子拓?fù)浣^緣體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于更加深入的量子信息處理過程提供了一個新的思路。
具體來看,任希鋒研究組與中山大學(xué)董建文課題組合作在硅光子晶體體系中設(shè)計并制備出了“魚叉”形的拓?fù)浞质鹘Y(jié)構(gòu)。研究人員發(fā)現(xiàn)六角晶格結(jié)構(gòu)的光子晶體中的電場相位渦旋方向依賴于不同拓?fù)潢悢?shù)的晶格結(jié)構(gòu)以及其所處的能帶位置,可以構(gòu)造出兩種不同結(jié)構(gòu)的拓?fù)溥吔纭?/p>
據(jù)介紹,基于能谷相關(guān)方向性傳輸?shù)臋C理,設(shè)計并加工了拐角可達到120度的“魚叉”形拓?fù)浞质鳎⒃诖私Y(jié)構(gòu)上演示了高可見度的雙光子干涉過程,干涉可見度達到95.6%。進一步通過級聯(lián)兩個拓?fù)浞质鹘Y(jié)構(gòu)演示了片上路徑編碼量子糾纏態(tài)的產(chǎn)生。
值得一提的是,該工作得到了科技部、國家基金委、中國科學(xué)院、安徽省以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的資助。