首次研制成功硅基导模量子集成光学芯片

首次研制成功硅基导模量子集成光学芯片

中国科技大学中科院量子信息重点实验室任希锋研究组与浙江大学教授戴道锌合作，首次研制成功硅基导膜量子集成芯片。成果近日发表于《自然—通讯》。

集成光学的器件及系统具有尺寸小、可扩展、功耗低、稳定性高等诸多优点，在经典光学和量子信息领域受到关注。以往集成量子光学芯片研究通常采用偏振自由度或路径自由度。其中，偏振编码在信息容量和安全性方面存在明显不足；路径编码间距通常较大，制约了量子光学芯片集成度的提升和功能扩展。

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。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，单光子和双光子的干涉可见度均超过90%，充分展示了在集成量子光学芯片中同时操纵多个自由度的可能性，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。