中國科大在光量子芯片領域取得重要進展 為量子信息處理提供新思路

6月15日消息（余予）來自中國科大的消息顯示，中國科大郭光燦院士團隊任希鋒研究組與中山大學董建文、浙江大學戴道鋅等研究組合作，基于光子能谷霍爾效應，在能谷相關拓撲絕緣體芯片結構中實現(xiàn)了量子干涉，在光量子芯片研究中取得重要進展。

據(jù)了解，拓撲光子學由于具有魯棒性的能量輸運性質，在光子芯片研究方向具有實用化的應用前景。產(chǎn)生拓撲相變的關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，從而形成受拓撲保護的邊界態(tài)。

同時，近年來拓撲結構中魯棒性的量子態(tài)傳輸成為熱門的研究方向，而量子干涉作為光量子信息過程的核心，尚未在拓撲保護光子晶體芯片中實現(xiàn)。

任希鋒研究組與中山大學董建文課題組合作在硅光子晶體體系中設計并制備出了“魚叉”形的拓撲分束器結構，并在此結構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)兩個拓撲分束器結構演示了片上路徑編碼量子糾纏態(tài)的產(chǎn)生。

該成果為拓撲光子學特別是能谷光子拓撲絕緣體結構應用于更加深入的量子信息處理過程提供了一個新的思路，審稿人一致認為這是一個有趣且重要的研究工作，同時表示，這個結果非常有趣、特別，器件中實現(xiàn)的HOM干涉過程可能對高保真片上量子信息處理起到重要作用。

中科院量子信息重點實驗室任希鋒教授、中山大學董建文教授為論文共同通訊作者，中科院量子信息重點實驗室博士生陳陽和中山大學博士后何辛濤為論文共同第一作者，浙江大學戴道鋅研究組參與工作。該工作得到了科技部、國家基金委、中國科學院、安徽省以及中國科學技術大學的資助。

論文鏈接：http://m.intimacywithspirit.com/uploadfile/2021/0615/20210615161007545G.230503

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