La primera interferencia cuántica dependiente del valle en el chip

USTC se da cuenta de la primera interferencia cuántica dependiente del valle en el chip

Divisores de haz en forma de arpón en chip cuántico fotónico. Crédito: CHEN Yang et.al

Un equipo de investigación dirigido por el académico Guo Guangcan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia China de Ciencias (CAS), en colaboración con investigadores de la Universidad Sun Yat-sen y la Universidad de Zhejiang, se dio cuenta de la interferencia cuántica de dos fotones en el estructura de aisladores topológicos dependientes del valle basada en el efecto Hall del valle.


El estudio fue publicado en Cartas de revisión física el 11 de junio de 2021.

La fotónica topológica tiene una perspectiva de aplicación práctica en la investigación de chips fotónicos debido a su robusta prosperidad en el transporte de energía. La clave para la transición de fase topológica es generar una brecha de energía en ciertos puntos degenerados rompiendo la simetría de inversión de tiempo (TRS) o la simetría de inversión.

Al romper la simetría de inversión espacial del sistema, los estados de los bordes helicoidales dependientes del valle viajan en ciertas direcciones, lo que se conoce como efecto Valley-Hall. Cristales fotónicos de celosía hexagonal (PC) con subredes desiguales pueden realizar los aislantes topológicos dependientes del valle. Se pueden realizar circuitos ópticos de flexión más compactos y nítidos, lo que contribuye a la integración del dispositivo y a la energía robusta.

En los últimos años, la transferencia robusta de estados cuánticos en topología ha sido un tema de investigación candente. Sin embargo, como el núcleo de la información cuántica fotónica, la interferencia cuántica queda por verificar en el chip de PC protegido topológicamente.

Los investigadores diseñaron y fabricaron divisores de haz en forma de arpón (HSBS) en cristales fotónicos de silicio. La orientación del vórtice de fase electromagnética dentro de las PC con estructura de celosía hexagonal depende de la estructura de celosía con diferentes números de Chern topológicos y su posición de banda, para formar así dos bordes topológicos de diferentes estructuras.

Basándose en interfaces de flexión de 120 grados, se dieron cuenta de la interferencia Hong-Ou-Mandel (HOM) en el chip en un HSBS con una alta visibilidad del 95,6%. Además, la generación de un estado de entrelazado de caminos en circuitos cuánticos dependientes del valle se demuestra mediante la conexión en cascada de dos HSBS.

El estudio proporciona un método novedoso para la fotónica topológica, especialmente los aislantes topológicos, que se aplicará en el procesamiento de información cuántica más complejo. Los revisores coincidieron en que la investigación es interesante e importante, y elogiaron mucho que “Este es un trabajo interesante e importante. Encuentro los resultados interesantes, en particular, la implementación del efecto Hong-Ou-Mande en este dispositivo, que puede tener implicaciones en el procesamiento de información cuántica en chip de alta fidelidad “.


Protección topológica de luz de dos fotones entrelazados en aisladores topológicos fotónicos


Más información:
Yang Chen et al, Circuitos fotónicos cuánticos dependientes de valles protegidos topológicamente, Cartas de revisión física (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.230503

Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de China

Citación: La primera interferencia cuántica dependiente del valle en el chip (2021, 28 de junio) recuperada el 28 de junio de 2021 de https://phys.org/news/2021-06-on-chip-valley-dependent-quantum.html

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