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吉林大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在集成光子芯片( 潔凈烘箱)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展
來源:https://www.nature.com/articles/s41566-022-00976-2 | 作者:雋思半導(dǎo)體設(shè)備部 | 發(fā)布時(shí)間: 2022-05-13 | 735 次瀏覽 | 分享到:

日前，吉林大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院超快光電技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在集成光子芯片（潔凈烘箱）領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，該研究成果以“Non-Abelian braiding on photonic chips”為題在線發(fā)表于《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics (2022), doi.org/10.1038/s41566-022-00976-2）。

飛秒激光直寫技術(shù)是一種將脈沖激光光束聚焦于材料表面或內(nèi)部，通過激光焦點(diǎn)與材料的非線性相互作用，引起材料性質(zhì)改變的微納加工技術(shù)。得益于其獨(dú)特的加工方式，飛秒激光直寫技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)任意三維形狀結(jié)構(gòu)的加工制備，這給片上三維光子集成提供了可能。然而，當(dāng)前成熟的片上光子器件的設(shè)計(jì)原理大多是面向二維芯片，面向第三個(gè)空間維度的研究仍然十分缺乏。將片上光子集成推廣到三維，除了可以在物理空間上為提高器件的集成度提供直接解決方案，更可以提供新的物理自由度用于設(shè)計(jì)新型片上光子操控手段。 

 

圖.光子芯片上多個(gè)光子態(tài)的非阿貝爾編織實(shí)驗(yàn)

針對(duì)飛秒激光直寫三維光子芯片的巨大應(yīng)用潛力，研究團(tuán)隊(duì)提出并在芯片上成功驗(yàn)證了一種新型三維光子集成與操控機(jī)制??非阿貝爾編織機(jī)制，用于實(shí)現(xiàn)片上光量子邏輯等應(yīng)用。非阿貝爾編織的概念最早在凝聚態(tài)領(lǐng)域被提出，用于實(shí)現(xiàn)受拓?fù)浔Ｗo(hù)的量子計(jì)算。非阿貝爾編織本質(zhì)上是實(shí)現(xiàn)一個(gè)幺正矩陣變換，因此可以利用光學(xué)體系中的貝里幾何相位矩陣來實(shí)現(xiàn)這一操作。


沿著這一思路，研究團(tuán)隊(duì)在光子芯片上成功實(shí)現(xiàn)了多達(dá)五個(gè)光子模式的非阿貝爾編織現(xiàn)象，通過激光實(shí)驗(yàn)和單光子實(shí)驗(yàn)分別驗(yàn)證了非阿貝爾編織的重要特性---編織結(jié)果依賴于編織順序，并通過巧妙的干涉實(shí)驗(yàn)提取了非阿貝爾規(guī)范勢(shì)引起的貝里相位矩陣。該編織機(jī)制具有非常好的可拓展性，通過拓展編織模式的個(gè)數(shù)和編織步驟可以構(gòu)造豐富的貝里相位矩陣，面向片上光量子邏輯等應(yīng)用。未來通過拓展非阿貝爾編織機(jī)制到其它光學(xué)系統(tǒng)中，利用貝里相位矩陣作為新的自由度，將為研究者們提供更多的手段來操控光子。


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