記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校郭光燦院士團隊鄒長(cháng)鈴研究組，提出了在單個(gè)光學(xué)模式中利用極弱的光學(xué)非線(xiàn)性實(shí)現光子阻塞的新原理和新方案，并分析了其在集成光學(xué)芯片上實(shí)現的實(shí)驗可行性。相關(guān)成果日前發(fā)表在國際知名期刊《物理評論快報》上。
單光子之間的非線(xiàn)性相互作用是在室溫下實(shí)現可擴展光量子信息處理的核心資源。然而，受限于材料的非線(xiàn)性極化率和光學(xué)損耗，在非線(xiàn)性光學(xué)系統中直接觀(guān)測到單光子級的光子相互作用極為困難，因此傳統的單光子產(chǎn)生方法主要依賴(lài)于概率性的參量下轉換并需要較高的泵浦光功率。
最近，國 際上集成非線(xiàn)性光子學(xué)的實(shí)驗研究取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，以鈮酸鋰、磷化銦鎵等材料為代表的平臺已經(jīng)將光學(xué)模式的單光子非簡(jiǎn)諧度提升到了1%量級，提供了一 種在室溫下實(shí)現弱光量子效應的新途徑。例如，通過(guò)多個(gè)微腔耦合構建多模量子干涉，或者以脈沖激光驅動(dòng)單個(gè)微腔，可以實(shí)現單光子的阻塞效應，從而利用集成光 子器件從相干激光中過(guò)濾出單個(gè)光子。但是，這些研究方案所需結構復雜，基于現有實(shí)驗條件很難實(shí)現。此外，單模腔中動(dòng)力學(xué)阻塞的效果較差且物理機制尚不清 楚。
針對以上 難題，在前期研究工作的基礎上，研究組引入光子的頻率自由度，提出在單個(gè)光學(xué)模式中利用兩束連續激光控制其動(dòng)力學(xué)演化。通過(guò)利用非線(xiàn)性腔對不同頻率驅動(dòng)的 非均勻相應，在特定時(shí)間精準調控不同光子數態(tài)的布居數分布，高保真度地產(chǎn)生亞泊松量子統計光場(chǎng)?；谝褕蟮赖募赦壦徜囆酒膶?shí)驗參數，研究者證明了該方 案的實(shí)驗可行性。
審稿人一致認為，該研究引入了全新的物理機制，揭示了動(dòng)力學(xué)光子阻塞的物理本質(zhì)，在已報道的相關(guān)研究中，是最簡(jiǎn)單的且消耗了最少的資源。