《基於表面電漿的集成量子光學器件研究》是依託中國科學技術大學，由任希鋒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於表面電漿的集成量子光學器件研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：任希鋒
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
集成量子光學晶片可能成為未來量子計算和量子通信網路的核心器件。目前量子光學晶片的研究主要基於普通波導結構，波導尺寸較大，而且很難控制光的偏振信號，而偏振在量子光學的研究中具有非常重要的作用。最近我們的研究發現，表面電漿光學不僅可以突破衍射極限，利用亞波長尺度的波導來傳輸和控制光學信號，而且在集成化偏振器件的設計和加工上具有獨特的優勢，這為實現集成化程度更高的量子光學晶片提供了一個新的思路。本項目將從表面電漿微納結構出發，研製集成量子光學的基本元器件，尤其是集成化偏振器件。主要內容為利用表面電漿天線改善單光子源性能，研究表面電漿波導傳輸偏振信息的基本特性，設計、加工基於表面電漿的波導分束器，檢偏器，偏振分束器等，組裝製備經典和量子干涉儀，實現若干單量子比特和雙量子比特操作，探索集成化量子光學晶片實現的可能性。
結題摘要
表面等離激元光學是光學和電子學在納米尺度的連線橋樑，是一個新興的研究領域，在國際上日益引起人們的關注。表面等離激元光學不僅可以突破衍射極限，利用納米尺度的波導來傳輸和控制光學信號，而且在集成化偏振器件的設計和加工上具有獨特的優勢，這為實現集成化程度更高的量子光學晶片提供了一個新的思路。本項目基於表面等離激元微納光學結構，研究了小型化、集成化的量子集成光學元器件，並探討了其用於大規模量子光學計算所面臨的問題和挑戰，具體研究內容包括：設計和加工了集成寬頻吸收器、信息編碼轉換器、分束比連續可調的分束器等基本元器件，在此基礎上實現了表面等離激元的量子干涉，研究了表面等離激元的波色子特性，證明其可以作為量子信息的載體，並充分討論了表面等離激元的固有損耗對量子干涉可見度的影響，為下一步基於表面等離激元的量子集成光學發展奠定了基礎；在表面等離激元微納波導結構中實現了量子偏振糾纏態的傳輸，探討了實現表面等離激元量子成像的可能性；提出了片上量子信息過程中新的波導模式編碼自由度，並實現了波導模式糾纏態和偏振、路徑糾纏態的相干轉換；利用表面等離激元天線，對量子點光源的輻射方向進行了調製等。這些研究為進一步探索表面等離激元結構在量子信息領域中的研究，開發其在未來量子信息器件中的可能套用起到了推動作用。
