首次，光-原子糾纏芯片研發(fā)成功

日前，電子科技大學(xué)-天府絳溪實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合團(tuán)隊(duì)與山東大學(xué)合作，在國際上首次研發(fā)出了基于摻鉺鈮酸鋰晶體波導(dǎo)的光-原子糾纏芯片，并完成了相關(guān)驗(yàn)證。這將從基礎(chǔ)元件角度推動(dòng)長距離、大帶寬量子糾纏互聯(lián)系統(tǒng)的向前發(fā)展。

據(jù)電子科技大學(xué)教授、天府絳溪實(shí)驗(yàn)室量子互聯(lián)網(wǎng)前沿研究中心主任周強(qiáng)介紹，摻鉺鈮酸鋰光-原子糾纏芯片是一種基于摻鉺鈮酸鋰晶體波導(dǎo)的集成量子糾纏存儲(chǔ)器件。該芯片兼容現(xiàn)有的光纖通信基礎(chǔ)設(shè)施，支持多通道寬帶量子糾纏存儲(chǔ)，結(jié)合量子糾纏光源，可進(jìn)一步構(gòu)建光-原子糾纏界面，擴(kuò)展量子互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍。

光-原子糾纏界面是構(gòu)建量子互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部件之一。合作研究團(tuán)隊(duì)采用激光直寫技術(shù)在摻鉺鈮酸鋰晶體中制備出高質(zhì)量光波導(dǎo)，大幅提升了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性，未來具備大規(guī)模制備的潛力。這是國內(nèi)外首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)此類集成光-原子糾纏芯片。

此次的光-原子糾纏芯片具有帶寬為4GHz的5頻道寬帶量子存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)外部輸入糾纏光子對中的一組光子，進(jìn)而與糾纏光子對中的另一組光子形成光-原子糾纏界面。該集成芯片與現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)兼容，將為構(gòu)建高效率、大規(guī)模的量子互聯(lián)網(wǎng)奠定器件基礎(chǔ)，進(jìn)一步推動(dòng)以“銀杏一號(hào)”為代表的量子互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的向前發(fā)展。

在研究過程中，合作研究團(tuán)隊(duì)自主可控地完成了“材料生長-器件制備-封裝測試”等系列工作，攻克了低濃度摻鉺鈮酸鋰晶體生長、小缺陷晶體波導(dǎo)制備、高可靠光纖芯片極低溫耦合封裝等材料器件工藝?yán)щy，并系統(tǒng)測試了芯片的光-原子糾纏特性。該光-原子糾纏芯片工作在光纖通信波段，總工作帶寬達(dá)20GHz，性能達(dá)到此類器件的國際先進(jìn)水平。