中国科大首次在拓扑保护光子晶体芯片中实现量子干涉

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IT大王 6 月 15 日信息 我国科技进步高校今日出文称，中国科大在光量子芯片行业获得关键进度。

中国科大表明，我院郭光灿工程院院士精英团队在光量子芯片科学研究中获得关键进度。该精英团队任希锋课题组与广东医学院董建文、浙大戴道锌等课题组协作，根据光量子能谷霍尔效应，在能谷有关拓扑绝缘体芯片构造中完成了量子科技干预，有关成效以“编写推荐文章 ( Editors’ Suggestion)”的方式 6 月 11 日发布在国际性著名学术刊物《物理评论快报》上。

拓扑结构光量子学因为具备可扩展性的动能输运特性，在光量子芯片研究内容具备产品化的应用前景。造成拓扑相变的重点在于根据毁坏系统软件的時间逆变技术对称或空间反演对称，以在电子能级简并点造成能隙，进而产生受拓扑结构维护的界限态。针对空间反演对称被毁坏的系统软件，在拓扑结构数不一样的地区构成的界限处，能适用能谷有关的专一性散播的界限态方式，即光量子能谷霍尔效应。具备不一样亚晶格常数动能的周期时间排列的六角光子晶体构造可完成那样的能谷光量子拓扑绝缘体，进而可用以搭建更为紧密的大幅度弯曲的电子光学路线，提升 光量子芯片的元器件处理速度和可扩展性。近些年网络拓扑结构中可扩展性的量子态传送变成受欢迎的研究内容，而量子科技干预做为光量子信息内容全过程的关键，并未在拓扑结构维护光子晶体芯片中完成。

任希锋课题组与广东医学院董建文研究组协作在硅光子晶体管理体系中设计方案并制取出了“渔叉”形的拓扑结构分束器构造。她们发觉六角晶格常数构造的光子晶体中的静电场相位差涡流方位取决于不一样拓扑结构陈数的晶格常数构造及其其所处的可带部位，能够结构出二种不一样构造的拓扑结构界限。根据能谷有关专一性传送的原理，设计方案并生产加工了转角可做到 120 度的“渔叉”形拓扑结构分束器，并在这里构造上演试了高能见度的双光量子干预全过程，干预能见度做到 95.6%。进一步根据联级2个拓扑结构分束器构造演试了片上途径编号量子纠缠态的造成。

该成效为拓扑结构光量子学尤其是能谷光量子拓扑绝缘体构造运用于更为深层次的量子信息处理方式给予了一个新的构思，评审人一致觉得这是一个有意思且关键的科学研究工作中，并得出充分肯定：“This is an interesting and important work （这是一个有意思并且关键的工作中）”“I find the results interesting, in particular, the implementation of the HOM effect in this device, which may have implications in high fidelity on-chip quantum information processing（这一結果十分有意思，尤其的，元器件中完成的 HOM 干预全过程很有可能对高保真音响上面量子科技信息资源管理具有关键功效）”。

中国科学院量子信息重点实验室任希锋专家教授、广东医学院董建文专家教授为毕业论文一同通讯作者，中国科学院量子信息重点实验室博士研究生赵璟和广东医学院博士研究生何辛涛为毕业论文一同第一作者，浙大戴道锌课题组参加工作中。该工作中获得了国家科技部、国家基金委、中科院、安徽及其我国科技进步高校的支助。

毕业论文连接：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.230503