上海微系统所在低温光量子芯片研究领域取得重要进展
上海微系统所在低温光量子芯片研究领域取得重要进展
近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所李浩、尤立星团队在低温光量子芯片研究领域取得重要突破。研究团队成功研制出集成泵浦滤波与单光子探测功能的纠缠接收芯片，并完成了低温光量子芯片间的纠缠分发应用演示。相关成果发表在中科院一区学术期刊《Photonics Research》上。
图 1 能量-时间纠缠接收芯片应用示意图
低温光量子技术在量子计算和经典高性能计算融合发展中扮演着关键角色。研究团队提出了一种硅基无源泵浦滤波器与超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的单片异质集成方案。该方案采用交错布拉格光栅结构作为无源泵浦滤波器，不仅兼容低温工作环境，还具有较大的工艺容错性，适合级联以获得高抑制比。
实验结果显示，片上SNSPD在1550 nm波段实现饱和探测，系统探测效率达到20.1%（片上量子效率约90%），低温片上泵浦滤波抑制比超过56 dB，展现了优异的性能。
图 2 芯片结构示意与电子显微镜图
为了验证芯片的能量-时间纠缠接收功能，研究团队将微环中自发四波混频产生的能量-时间纠缠光子对经过波分复用器后分别发送至两颗集成泵浦滤波器和SNSPD的芯片上。在两组非正交测量基下测得Franson双光子干涉原始可见度分别达到92.85% ± 5.95%与91.91% ± 7.34%，违背了贝尔不等式，成功完成低温光量子芯片间的纠缠分发演示应用。
图 3 片上泵浦滤波器与SNSPD性能表征结果
图 4 Franson双光子干涉实验结果
该研究得到了科技创新2030重大项目、上海市量子重大专项、国家自然科学基金以及中国科学院青年促进会项目的资助。论文第一作者为上海微系统所博士研究生舒志运，通讯作者为上海微系统所李浩研究员。上海微系统所尤立星研究员、清华大学张巍教授等对本工作进行了深入指导。
本文原文来自中国科学院上海分院