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研究前沿:北京大学/浙大-集成光学纠缠量子涡旋 | Nature Photonics

今日新材料  · 公众号  ·  · 2025-03-01 00:07

正文

携带轨道角动量的光量子涡旋是量子光子技术的重要资源。集成光子学的最新进展,有望利用全集成电路,以创建和控制量子涡旋,从而减少复杂的自由空间对准、调制和大体积光学元件的稳定需求。然而,由于限域和波导扭曲光子的复杂性,以及制备涡旋态的量子叠加和纠缠的难处,在平面光波导和电路中,产生量子涡旋是主要挑战之一。

今日,北京大学王剑威团队联合浙江大学戴道锌等多家单位合作在Nature Photonics上发文,利用可编程集成纳米光子电路,实现了纠缠量子涡旋发射器。
这些电路产生和任意控制自由空间中的弹性涡旋纠缠,从芯片上创建的路径纠缠相干过渡。芯片到自由空间接口量子技术,将可重新编程的集成量子光子学与先进的经典自由空间光束结构相结合,促进了这种能力。发射器以即插即用的方式运行,在几微秒内快速重新配置。多维真实纠缠的验证,测量了量子层析成像和维度见证。
这种集成量子涡旋器件,融合了片上处理量子信息的多功能性与在自由空间中传输量子涡旋的鲁棒性,有助于量子通信、量子光探测和测距,以及量子计算和存储的应用。

第一作者:Jieshan Huang, Jun Mao, Xudong Li, Jingze Yuan.

通讯作者:戴道锌Daoxin Dai,王剑威Jianwei Wang

通讯单位:北京大学,浙江大学,哈佛大学、耶鲁大学

Integrated optical entangled quantum vortex emitters.

集成光学纠缠量子涡旋发射器。


图1:可编程集成纳米光子学产生了量子涡旋纠缠。


图2:集成光路到轨道角动量orbital angular momentum,OAM接口的表征。


图3:OAM模式的干涉测量和重新编程。


图4:多维纠缠的测量和验证。

文献链接
Huang, J., Mao, J., Li, X. et al. Integrated optical entangled quantum vortex emitters. Nat. Photon. (2025).
https://doi.org/10. 1038/s41566-025-01620-5
本文译自Nature。
来源:今日新材料
声明:仅代表译者观点,如有不科学之处,请在下方留言指正!
(注:图片来自预印本)

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