中国科大实现电泵浦片上集成高亮度纠缠量子光源

　　中国迷信技能年夜学传授潘建伟、张强等构成的研究团队与济南量子技能研究院、中国迷信院半导体所等单元互助，经由过程混淆集身分布式反馈激光器与薄膜铌酸锂光子芯片，胜利完成了电泵浦、片上集成的高亮度偏振纠缠源，向集成化量子信息处置惩罚迈出重要一步。相干结果以“编纂保举”的情势于12月16日颁发于国际学术期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）。

　　纠缠量子光源是量子信息迷信的焦点资本之一，普遍使用于量子通讯、量子计较以及量子紧密丈量等范畴。传统纠缠光子源首要基于块状非线性晶体或波导，凡是需求外加自力激光器来完成光泵浦，这极年夜限定了纠缠源的集成度以及可扩大性。绝对于光泵浦，电泵浦方案则经由过程片上间接注入电流完成非线性参量历程，防止了外置激光器的应用，从而晋升纠缠源的集成度以及扩大性。最近几年来，只管集成光子平台如硅、氮化硅、铌酸锂等成长迅速，但同时完成高亮度、高集成度的电泵浦纠缠光子源仍面对应战。

　　中国科年夜研究团队立异性地采纳漫衍式反馈（DFB）激光器与薄膜铌酸锂（TFLN）光子芯片混淆集成的方案，哄骗半导体所牛智川研究员团队开发的780nm波段DFB激光器，联合济南量子技能研究院的集成化双通道参量下转换TFLN光子芯片，终极完成了高效的自觉参量下转换和片上偏振纠缠态制备。此中，TFLN光子芯片集成为了多模干预干与分束器、双通道周期性极化铌酸锂波导和偏振扭转合束器（详见图1）。经由过程直流或脉冲电旌旗灯号泵浦（详见图2），团队正在室温下完成了超高亮度的偏振纠缠光子对发生，亮度到达4.5×10¹⁰Hz/mW，带宽到达73nm，该亮度较此前基于氮化硅平台的电泵浦纠缠源晋升了6个数目级，带宽晋升了1个数目级。

　　试验成果标明，该纠缠源正在多个波长信道下均表示出杰出的贝尔态特征（保真度年夜于96%），并具有宽带复用才能，器件尺寸仅为15×20妹妹²，揭示出优秀的集成度。该器件合用于波分复用的光纤收集量子密钥分发、基于卫星的星地量子通讯，和基于纠缠的量子紧密丈量等使用场景。

　　中国迷信技能年夜学博士生焦旭峰以及济南量子技能研究院郑名扬研究员是本论文的配合第一作者。该事情获得科技部、基金委、山东省等部门的赞助以及撑持。

　　图1. (a) 电泵浦偏振纠缠光子源什物图；(b) 混淆集成示用意；(c) 波导布局与光场模式漫衍；(d) 薄膜铌酸锂芯片扫描电镜图；(e) 双通道PPLN波导电镜图；(f) 偏振扭转合束器电镜图。

图2. 电泵浦偏振纠缠光子源封装示用意

　　论文链接：https://link.aps.org/doi/10.1103/sfj2-dcx1