中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的量子信息實驗室任希鋒研究組近日在量子集成芯片上實現(xiàn)了單個表面等離子激元的量子干涉，其干涉可見度達到95.7%，這是迄今公開報道的國際最高水平，該成果以長文（Article）形式于7月14日發(fā)表在 Phys. Rev. Applied 上。
集成光學(xué)芯片近年來越來越引起人們的關(guān)注，它具有尺寸小、可擴展、功耗低、穩(wěn)定性高、信號傳輸速度快等諸多優(yōu)點，在經(jīng)典光學(xué)中已獲得了廣泛應(yīng)用。近年來，在量子信息領(lǐng)域的研究也得到了巨大關(guān)注和發(fā)展，量子邏輯門和Shor算法都已經(jīng)在量子集成光學(xué)芯片中得到了演示。表面等離子激元作為新的信息載體也開始被引入到這一領(lǐng)域中來，因為它可以突破衍射極限，將能量束縛在亞波長尺寸的波導(dǎo)中傳播，從而能進一步提高集成光學(xué)芯片的集成化程度。但是表面等離子激元在量子信息中的應(yīng)用研究面臨兩個主要問題：一是目前在表面等離子激元波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)的量子干涉的可見度小于50%，低于量子和經(jīng)典的界限，且不能認為是真正的量子干涉；二是表面等離子激元結(jié)構(gòu)存在固有損耗，這種損耗會不會對量子干涉的可見度產(chǎn)生影響，從而限制其在量子集成光學(xué)芯片中的應(yīng)用，迄今還存在爭論。
研究人員利用亞波長表面等離子激元波導(dǎo)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了單個表面等離子激元的量子干涉，可見度達到95.7%，不僅充分證明了表面等離子激元的波色子特性，而且為在量子信息處理過程中應(yīng)用表面等離子激元解決了若干關(guān)鍵性難題。工作進一步證實表面等離子激元結(jié)構(gòu)的固有損耗會對量子干涉可見度產(chǎn)生影響，但是可以通過特殊的設(shè)計，使得這種影響降低到可以接受的程度，這將對進一步研究表面等離子激元量子信息過程起到指導(dǎo)作用。
上述研究工作得到了國家基金委、科技部、中國科學(xué)院和教育部的支持。
中國科大實現(xiàn)迄今最高可見度的表面等離子激元量子干涉
