【48812】集成量子光源取得新打破

  8月22日，深圳世界量子研讨院研讨员刘骏秋研讨团队，根据可工业级量产的超低损耗氮化硅波导，在集成量子光源构建方面取得新开展，相关研讨成果发表于《物理谈论快报》。研讨团队使用超高质量因子微腔，该集成光源发生光子对的线宽到达原子跃迁线量级，且其亮度为迄今硅基集成光学渠道的最佳纪录。

  量子信息为信息的发生、传递和处理供给了全新范式，光子是量子信息最重要的载体之一。现在，大规模光量子信息处理系统均根据自由空间光学或光纤光学构建，其可扩展性仍面对较大应战。

  集成光学是一项可经过光子集成线路完成光信号的组成、处理和勘探的技能。近年来，根据光芯片的光量子信息处理逐渐进入人们视界。相关研讨大多根据现在最干流的商用硅光渠道，但硅波导超越每厘米1分贝的损耗严峻约束了其展开“光子级”试验的才能。

  氮化硅资料的引进为这一使用场景供给了极佳的解决方案。氮化硅光芯片的加工可以彻底兼容当下规范CMOS硅芯片工艺，并完成了低至0.01分贝每厘米的线性损耗。

  此前，刘骏秋团队完成了超低损耗氮化硅集成光学技能的“工业级大规模量产”转化，根据6英寸晶圆，成功取得厚度超越800纳米、光损耗低至0.02分贝每厘米的氮化硅光芯片，良率挨近100%。

  近年来，有关超低损耗氮化硅波导用于芯片光量子信息调控没有有实质性开展。对此，刘骏秋团队从窄线宽量子光源的构建切入，规划加工了用于此的高质量微腔，其本征质量因子超越十的七次方。经过腔内自发四波混频，研讨团队制备出线兆赫兹的光子对，这是芯片集成窄线宽量子光源初次到达原子跃迁线量级。与此同时，因为微腔带来的非线性效应增强，该光源亮度到达1.17×109Hz/mW2/GHz，为现在硅基集成光源最高纪录。

  根据此光源构建的预报单光子源二阶相关低至0.0037，能量-时刻羁绊态干与可见度到达0.973，均到达现在芯片集成同类光源最优水平。

  该集成量子光源的线宽与许多原子跃迁线匹配，使得片上紧凑高效的光子-原子界面构建成为可能，对根据量子中继器的量子互联网大规模布置具有极端重大意义。此外，该研讨以试验展现了工业级量产超低损耗氮化硅波导在集成光量子调控方面的巨大潜力，为大规模集成光量子信息调控的开展奠定了坚实基础。