Den første on-chip dalafhængige kvanteinterferens

Et forskerhold ledet af akademikeren Guo Guangcan fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi (CAS), samarbejde med forskere fra Sun Yat-sen University og Zhejiang University, realiseret to-foton kvanteinterferens i strukturen af ​​dalafhængige topologiske isolatorer baseret på dalen Hall-effekten.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve den 11. juni, 2021.

Topologisk fotonik har et praktisk anvendelsesmulighed inden for forskning af fotoniske chips på grund af dets robuste energitransportvelstand. Nøglen til topologisk faseovergang er at generere et energigab på visse degenererede punkter ved at bryde enten tidsomvendt symmetri (TRS) eller inversionssymmetri.

Ved at bryde systemets rumlige inversionssymmetri, de dalafhængige spiralformede kanttilstande rejser i bestemte retninger, som er kendt som Valley-Hall effekt. Sekskantede gitterfotoniske krystaller (pc'er) med ulige sublatter kan realisere de dalafhængige topologiske isolatorer. Mere kompakte og skarpe bøjningsoptiske kredsløb kan realiseres, hvilket bidrager til enhedens integration og robust energi.

I de seneste år, robust kvantetilstandsoverførsel i topologi har været et varmt forskningsemne. Endnu, som kernen i fotonisk kvanteinformation, kvanteinterferens mangler at blive verificeret i topologisk beskyttet pc -chip.

Forskere designede og fremstillede harpunformede strålesplittere (HSBS'er) i siliconiske fotoniske krystaller. Orienteringen af ​​den elektromagnetiske fase vortex inde i pc'er med sekskantet gitterstruktur afhænger af gitterstruktur med forskellige topologiske chern -numre og dens båndposition, derved at danne to topologiske kanter af forskellige strukturer.

Baseret på en 120-graders bøjning af grænseflader, de indså on-chip Hong-Ou-Mandel (HOM) interferens i en HSBS med en høj synlighed på 95,6%. Desuden, frembringelsen af ​​sti-sammenfiltret tilstand i dalafhængige kvantekredsløb demonstreres ved kaskadering af to HSBS'er.

Undersøgelsen giver en ny metode til topologisk fotonik, især topologiske isolatorer, skal anvendes i mere kompleks kvanteinformationsbehandling. Anmeldere var enige om, at forskningen er interessant og vigtig, og roste meget, at "Dette er et interessant og vigtigt arbejde. Jeg finder resultaterne interessante, i særdeleshed, implementeringen af ​​Hong-Ou-Mande-effekten i denne enhed, hvilket kan have implikationer i high-fidelity on-chip kvanteinformationsbehandling. "