多光子非線性量子干涉首次實現

記者16日從中國科學技術大學獲悉，該校郭光燦院士團隊任希鋒研究組與國外同行合作，基于光量子集成芯片，在國際上首次展示了四光子非線性產生過程的干涉。

量子干涉是眾多量子應用的基礎，特別是近年來基于路徑不可區分性產生的非線性干涉過程越來越引起人們的關注。盡管雙光子非線性干涉過程已經實現了20多年，并且在許多新興量子技術中得到應用，直到2017年，人們才在理論上將該現象擴展到多光子過程，但實驗上由于需要極高的相位穩定性和路徑重合性，一直未獲得新進展。光量子集成芯片，以其極高的相位穩定性和可重構性逐漸發展成為展示新型量子應用、開發新型量子器件的理想平臺，也為多光子非線性干涉研究提供了實現的可能性。

任希鋒研究組長期致力于硅基光量子集成芯片開發及相關應用研究并取得系列重要進展。在前工作基礎上，研究組通過進一步將多光子量子光源模塊、濾波模塊和延時模塊等結構片上級聯，在國際上首次展示了四光子非線性產生過程的相干相長、相消過程，其四光子干涉可見度為0.78。而雙光子符合并未觀測到隨相位的明顯變化，這同理論預期一致。整個實驗在一個尺寸僅為3.8×0.8平方毫米的硅基集成光子芯片上完成。