在芯片上生成单光子循环偏振单模旋转束
Xujing Liu1,2, Yinhui Kan2, Shailesh Kumar2
1Institute of Engineering Thermophysics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China.
Science advances
|August 9, 2023
概括
研究人员开发了一种新的方法,用于在芯片上生成具有自旋和轨道角动量 (SAM和OAM) 的单个光子. 这一突破使高维量子系统能够通过精确控制先进量子技术的光子特性来实现.
科学领域:
- 量子光学就是一个量子光学.
- 纳米光子学 纳米光子学
- 量子信息科学是一种量子信息科学.
背景情况:
- 产生具有定制自旋和轨道角动量 (SAM和OAM) 的单个光子对于高维量子系统至关重要.
- 在芯片上生成具有单模SAM-OAM状态的单光子仍然是一个重大挑战.
研究的目的:
- 展示一种在芯片上的方法,用受控的SAM和OAM产生单个光子.
- 为了克服当前用于量子应用的芯片上单光子源的局限性.
主要方法:
- 在基板上制造异型纳米分子,以支持表面等离子体极子子 (SPP) 的传播.
- 在量子发射器 (QE) 周围精确定位纳米分子,以实现非辐射QE-SPP合.
- 用设计的SAM和OAM将SPPs外接到自由空间传播辐射中.
主要成果:
- 在芯片上,在室温下生成与合良好的单模波束 (分歧<7.5°).
- 产生具有高性 (>0.97) 和不同拓电荷 (l = 0,1,2) 的循环极化光子.
- 实现了高单光子纯度,g(2)(0) < 0.15.
结论:
- 开发的纳米聚合物方法可以在芯片上高效地生成单个光子,具有所需的SAM和OAM.
- 这种方法可以扩展到创建多个独立偏振的单模光子通道.
- 该技术为实现量子光子技术的先进高维量子源铺平了道路.
