科技前沿：中国科大与中山大学联合在拓扑光子学领域取得突破

中国科学技术大学郭光灿院士团队的任希锋研究组，与中山大学董建文、浙江大学戴道锌等研究组携手合作，成功在拓扑绝缘体芯片结构中实现了量子干涉现象。这一发现对光量子芯片研究领域具有重要意义。

拓扑光子学以其在光子芯片应用中的鲁棒性而备受关注，关键在于通过破坏系统的时间反演对称性或空间反演对称性，以在能级简并点产生能隙，进而形成受拓扑保护的边界态。近年来，拓扑结构中量子态的鲁棒性传输成为了研究热点。然而，量子干涉——光量子信息过程的核心——此前并未在拓扑保护光子晶体芯片中得以实现。

为了克服这一挑战，任希锋研究组与中山大学董建文课题组在硅光子晶体体系中设计并制备了一种独特的“鱼叉”形拓扑分束器结构。该结构成功演示了高可见度的双光子干涉过程，干涉可见度高达95.6%，并进一步展示了片上路径编码量子纠缠态的产生。这一成果不仅为拓扑光子学尤其是能谷光子拓扑绝缘体结构应用于量子信息处理提供了新思路，而且被审稿人誉为“有趣且重要的研究工作”。研究团队指出，器件中实现的HOM干涉过程对提升高保真片上量子信息处理能力具有潜在的重要作用。

该研究由中科院量子信息重点实验室任希锋教授、中山大学董建文教授共同担任通讯作者，分别由中科院量子信息重点实验室博士生陈阳和中山大学博士后何辛涛担任第一作者，浙江大学戴道锌研究组也参与了此项工作。研究获得了科技部、国家基金委、中国科学院、安徽省以及中国科学技术大学的资助。

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