基於布里淵散射的集成量子存儲器研究

《基於布里淵散射的集成量子存儲器研究》是依託中國科學技術大學，由董春華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於布里淵散射的集成量子存儲器研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：董春華
• 依託單位：中國科學技術大學

中文摘要

布里淵散射是光波與聲波在介質中傳播時由電致伸縮效應而產生的光散射過程。本課題組已經在回音壁微球腔內證實了基於布里淵散射誘導的透明譜線，這正是光子與聲學聲子的相互作用的體現，在此基礎上實現了光信息存儲，壽命大於10微秒。由於光子與行波聲子相互作用需要嚴格的相位匹配條件，非互易性的光信息存儲也被證實。本項目將繼續關注光子與聲子相互作用，尤其是將其置於低溫設備內冷卻至量子基態，進行量子存儲器的研究。第一，這個項目將通過調諧的方式進一步提高光子和聲子的耦合強度，進行強相互耦合作用的研究，這為降低存儲器的泵浦光做鋪墊。其次進行半導體集成微腔的製備，置該布里淵散射體系於低溫腔內並利用雷射進行邊帶冷卻。然後，我們研究量子基態的布里淵體系進行單光子存儲或單光子轉換存儲，使其有效的成為量子存儲器。這些獨特的特點，可以建立全光低功耗的集成晶片上的光隔離器和量子存儲器等。

結題摘要

腔光力學是光子和機械聲子在微納尺度的連線橋樑，將其冷卻至量子基態，是研究巨觀量子效應的一個體系，是一個新興的研究領域，在國際上日益引起人們的關注。該領域還有很多的基本問題都未解決，存在許多挑戰。本項目從量子信息學的發展及其實用化的需求出發，著眼於腔光力學體系在新型量子信息器件開發中的套用。我們主要研究了光子與聲子的相干相互作用，尤其是光機械誘導透明現象以及非互易特性。利用光機械誘導的非互易特性，實現了多功能的非互易微腔器件：光隔離器、環形器以及定向放大器。利用應力調諧的方式，對微腔內的光學模式和機械模式進行有效的調諧，進一步實現了可調諧的微腔拉曼雷射器、可調諧的濾波器。在4k的低溫腔內進行微腔與光纖錐波導的耦合，保持高品質因子的光學模式的同時，測量到了高頻的布里淵散射聲子（11GHz），使體系的聲子數低於10個，為進一步的雷射冷卻打下堅實的基礎。這些研究為進一步探索腔光力學在量子信息領域中的研究，開發這些微腔體系在未來量子信息器件中的可能套用起到了推動作用。