集成量子光子學的出現,使得在微型波導----線路中產生、操縱和檢測光的量子態成為可能。在單個獨立的集成平臺中同時實現這三個操作是實現量子光子技術的關鍵一步。因為能同時兼顧制造低損耗光量子線路所需的大通光(透明度)范圍和實現高效單光子發射所需的光學活性缺陷,鉆石(金剛石)已逐漸成為一種特別有前途的材料。此外,金剛石的高楊氏模量也使其成為實現有源量子態操作的可調諧光機械器件的理想選擇。
德國明斯特大學Wolfram H. P. Pernice教授課題組在Advanced Quantum Technologies期刊發表綜述論文,報道了實現基于金剛石的集成量子光子器件的最新進展,這其中包括單光子發射器、無源和有源的可調諧波導線路,以及集成超導單光子探測器。在綜述中,作者也提出未來基于金剛石實現全集成量子光子線路的挑戰,例如光泵浦色心時存在的泵浦光濾波上的技術難題,實現多個單光子發射器與同一個集成波導網絡耦合時面臨的光子間全同性(不可區分性)的問題,以及如何通過對金剛石薄膜進行特殊拋光以改善單光子探測器的性能。
相關文章在線發表在Advanced Quantum Technologies(DOI: 10.1002/qute.201800061)上。
中國科學技術大學許小冶參與撰寫。