中國科大郭光燦院士團隊在集成光子芯片量子器件的理論研究中取得重要進展

集微網消息，近日，中國科學技術大學郭光燦院士團隊鄒長鈴研究組提出了在單個光學模式中利用極弱的光學非線性實現光子阻塞的新原理和新方案，並分析了其在集成光學芯片上實現的實驗可行性。相關成果發表在《物理評論快報》上。

據悉，單光子之間的非線性相互作用受限於材料的非線性極化率和光學損耗，在非線性光學系統中直接觀測到單光子級的光子相互作用極爲困難。

最近，國際上集成非線性光子學的實驗研究取得發展，以鈮酸鋰、磷化銦鎵等材料爲代表的平臺已經將光學模式的單光子非簡諧度提升到了1%量級，提供了一種在室溫下實現弱光量子效應的新途徑。但是，這些研究方案所需結構複雜，基於現有實驗條件很難實現。此外，單模腔中動力學阻塞的效果較差且物理機制尚不清楚。

針對以上難題，研究組引入光子的頻率自由度，通過利用非線性腔對不同頻率驅動的非均勻相應，在特定時間精準調控不同光子數態的布居數分佈，高保真度地產生亞泊松量子統計光場。基於已報道的集成鈮酸鋰芯片的實驗參數，研究者證明了該方案的實驗可行性。（校對/施旭穎）