中科大量子集成光學芯片研究達國際最高水平

記者7月18日從中科大獲悉，該校郭光燦院士領導的中科院量子信息實驗室任希鋒研究組在量子集成芯片研究上獲得新進展，他們在量子集成芯片上成功實現(xiàn)單個表面等離子激元的量子干涉，且其干涉可見度達95.7%，這是迄今公開報道的國際最高水平。成果日前發(fā)表在著名期刊《物理評論A》上。

集成光學芯片，具有尺寸小、可擴展、功耗低、穩(wěn)定性高、信號傳輸速度快等諸多優(yōu)點，在光學儀器等經(jīng)典光學中已獲得廣泛應用。表面等離子激元，就是局域在金屬表面的一種由自由電子和光子相互作用形成的混合激發(fā)態(tài)。近年來，表面等離子激元作為新的信息載體，已被引入量子信息領域，其優(yōu)勢是將能量束縛在亞波長尺寸的波導中傳播，從而能進一步提高集成光學芯片的集成化程度。然而，表面等離子激元波導結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的量子干涉的可見度小于50%，且存在固有損耗，這兩大問題一直困擾著等離子激元的應用研究。

中科大研究人員利用亞波長表面等離子激元波導結(jié)構(gòu)，成功實現(xiàn)單個表面等離子激元的量子干涉，可見度達到95.7%，為在量子信息處理過程中應用表面等離子激元解決了若干關鍵性難題。研究證實，其固有損耗會對量子干涉可見度產(chǎn)生影響，但通過特殊設計，能使這種影響降低到可以接受的程度，這將對進一步研究表面等離子激元量子信息過程起到指導作用。