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拓扑保护谷相关量子光子芯片的实现

2021-7-20 09:01| 发布者: vantsing| 查看: 734| 评论: 0

摘要: 鱼叉形集成量子光子电路原理图实现了calley相关量子光子电路中的双光量子干涉 拓扑光子学领域,专门开发一类称为光子拓扑绝缘体的材料,在过去的几十年里取得了长足的进步。 光子拓扑绝缘体具有许多有前途的品质,包 ...

鱼叉形集成量子光子电路原理图实现了calley相关量子光子电路中的双光量子干涉


拓扑光子学领域,专门开发一类称为光子拓扑绝缘体的材料,在过去的几十年里取得了长足的进步。 光子拓扑绝缘体具有许多有前途的品质,包括控制经典光流的能力。


中国科学技术大学、中山大学和浙江大学的研究人员最近设计并制造了拓扑保护的谷相关量子纳米光子电路。 这些电路发表在《物理评论快报》上,展示了利用所谓的光子谷状态实现量子信息处理应用的潜力。


由中山大学董建文领导的研究小组的一部分先前表明,谷光子晶体可以成为在紧凑型硅芯片上实现拓扑保护的鲁棒光传输的高效平台,反过来也可以 有助于实现片上量子信息处理。 该团队的另一部分成员由中国科学技术大学任希峰领导,针对量子集成光子电路的开发进行了广泛的研究。


最近,这两个团队开始合作研究旨在融合拓扑光子学和量子光学领域的研究。 作为他们最近研究的一部分,他们专门着手开发受拓扑保护的谷相关量子光子电路。


近年来,人们开始在量子信息领域利用拓扑光子结构,例如量子态的产生、量子相干的拓扑保护等,两位研究人员董建文和任希峰说。 进行了最近的研究,告诉 Phys.org 然而,以前的工作通常使用波导阵列来构建拓扑光子结构,这限制了电路的扩展和量子态的灵活调制。


近年来,人们开始在量子信息领域利用拓扑光子结构,例如量子态的产生、量子相干的拓扑保护等,两位研究人员董建文和任希峰说。 进行了最近的研究,告诉 Phys.org 然而,以前的工作通常使用波导阵列来构建拓扑光子结构,这限制了电路的扩展和量子态的灵活调制。


DongRen 和他们的同事设计并制造了一种小巧紧凑的纳米光子鱼叉形分束器 (HSBS) 此外,他们首次使用这种类型的电路实现了高可见度的双光子量子干涉。 值得注意的是,他们的研究引入了一种策略,即使用谷自由度以稳健的方式并使用紧凑的芯片实现片上量子信息处理。


我们工作的主要目标是通过拓扑保护的谷相关分束器实现量子干涉,董和任说。 作为最重要的结构,鱼叉形分束器由两种六边形气孔形成,这些气孔是通过电子束光刻在具有 220 纳米厚硅层的 SOI 晶片上制造的。


与之前开发的拓扑量子光子电路相比,DongRen 及其同事创建的 HSBS 具有 CMOS 兼容、可扩展且更易于集成到设备中。 这些特性可以使它们更容易用于大规模量子信息处理实施。


我们相信我们的论文可以显着促进拓扑光子学和量子光学的融合,引起人们对这两个领域的广泛兴趣,董和任说。


研究人员实现片上量子信息处理可以为使用拓扑光子学创造真正的设备开辟新的可能性。 此外,他们的论文强调了谷相关拓扑边缘态对于在硅芯片上实现稳健的量子信息处理的价值。


未来,我们最终的目标是开发基于拓扑纳米光子学的量子信息处理芯片,董和任补充道。 在短期内,我们将继续在量子光子源和更复杂的量子光子电路上探索谷光子晶体。


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