首次研制成功硅基導模量子集成光學芯片

首次研制成功硅基導模量子集成光學芯片

中國科技大學中科院量子信息重點實驗室任希鋒研究組與浙江大學教授戴道鋅合作，首次研制成功硅基導膜量子集成芯片。成果近日發表于《自然—通訊》。

集成光學的器件及系統具有尺寸小、可擴展、功耗低、穩定性高等諸多優點，在經典光學和量子信息領域受到關注。以往集成量子光學芯片研究通常采用偏振自由度或路徑自由度。其中，偏振編碼在信息容量和安全性方面存在明顯不足；路徑編碼間距通常較大，制約了量子光學芯片集成度的提升和功能擴展。

任希鋒研究組與合作者首次提出采用寬波導中的多個本征波導模式作為編碼量子信息的新自由度，利用一條支持多個波導模式的多模波導有望實現量子信息高維編碼。他們利用新型硅基片上波導模式轉化器和波導模式復用器，成功實現了偏振、路徑和波導模式自由度之間的任意相干轉換，單光子和雙光子的干涉可見度均超過90%，充分展示了在集成量子光學芯片中同時操縱多個自由度的可能性，為實現集成量子光學芯片中高維量子信息過程奠定了重要基礎。