硅基导模量子集成光学芯片研制成功

　　中国科技大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室任希锋研究组与浙江大学戴道锌教授合作,首次研制成功硅基导膜量子集成芯片,他们在硅光子集成芯片上利用硅纳米光波导中不同的能量传输模式,作为量子信息编码的新维度.

　　科技日报讯 （记者吴长锋）中国科技大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室任希锋研究组与浙江大学戴道锌教授合作，首次研制成功硅基导膜量子集成芯片凯时国际娱乐，他们在硅光子集成芯片上利用硅纳米光波导中不同的能量传输模式凯时国际娱乐，作为量子信息编码的新维度凯时国际娱乐凯时国际娱乐，实现了单光子态和量子纠缠态在偏振凯时国际娱乐、路径凯时国际娱乐、波导模式等不同自由度之间的相干转换凯时国际娱乐，其干涉可见度均超过90％，为集成量子光学芯片上光子多个自由度的操纵和转换提供了重要实验依据凯时国际娱乐。该成果近日发表在英国《自然・通讯》杂志上凯时国际娱乐凯时国际娱乐。

　　与自由空间光学凯时国际娱乐、光纤光学相比凯时国际娱乐，集成光学的器件及系统具有尺寸小、可扩展凯时国际娱乐、功耗低凯时国际娱乐凯时国际娱乐、稳定性高等诸多优点凯时国际娱乐。在以往集成量子光学芯片研究中凯时国际娱乐，通常采用偏振自由度或路径自由度凯时国际娱乐，即利用不同偏振或不同路径来实现量子信息编码。其中凯时国际娱乐，偏振编码仅能实现二维量子信息过程，无法实现高维编码凯时国际娱乐，因而在信息容量和安全性方面存在明显不足；路径编码虽然可实现高维量子信息过程，但为了防止不同路径信息之间的串扰凯时国际娱乐凯时国际娱乐，其路径间距通常较大，极大地制约了量子光学芯片集成度的提升和功能扩展凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐。

　　任希锋研究组与合作者首次提出采用宽波导中的多个本征波导模式作为编码量子信息的新自由度，利用一条支持多个波导模式的多模波导，有望实现量子信息高维编码凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐。特别是这些模式在传输时不会相互干扰凯时国际娱乐凯时国际娱乐，有效避免了信息串扰问题凯时国际娱乐。与此同时凯时国际娱乐凯时国际娱乐，还可以在量子信息过程中同时利用光子的多个自由度凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐，从而显著提升信息容量凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐凯时国际娱乐。他们利用新型硅基片上波导模式转化器和波导模式复用器，成功实现了偏振、路径和波导模式自由度之间的任意相干转换凯时国际娱乐，为实现集成量子光学芯片中高维量子信息过程奠定了重要基础。