首次，光-原子糾纏芯片研發(fā)成功

日前，電子科技大學-天府絳溪實驗室聯(lián)合團隊與山東大學合作，在國際上首次研發(fā)出了基于摻鉺鈮酸鋰晶體波導的光-原子糾纏芯片，并完成了相關驗證。這將從基礎元件角度推動長距離、大帶寬量子糾纏互聯(lián)系統(tǒng)的向前發(fā)展。

據(jù)電子科技大學教授、天府絳溪實驗室量子互聯(lián)網(wǎng)前沿研究中心主任周強介紹，摻鉺鈮酸鋰光-原子糾纏芯片是一種基于摻鉺鈮酸鋰晶體波導的集成量子糾纏存儲器件。該芯片兼容現(xiàn)有的光纖通信基礎設施，支持多通道寬帶量子糾纏存儲，結合量子糾纏光源，可進一步構建光-原子糾纏界面，擴展量子互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍。

光-原子糾纏界面是構建量子互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部件之一。合作研究團隊采用激光直寫技術在摻鉺鈮酸鋰晶體中制備出高質量光波導，大幅提升了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性，未來具備大規(guī)模制備的潛力。這是國內外首次在實驗上實現(xiàn)此類集成光-原子糾纏芯片。

此次的光-原子糾纏芯片具有帶寬為4GHz的5頻道寬帶量子存儲單元，用于存儲外部輸入糾纏光子對中的一組光子，進而與糾纏光子對中的另一組光子形成光-原子糾纏界面。該集成芯片與現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡兼容，將為構建高效率、大規(guī)模的量子互聯(lián)網(wǎng)奠定器件基礎，進一步推動以“銀杏一號”為代表的量子互聯(lián)網(wǎng)絡的向前發(fā)展。

在研究過程中，合作研究團隊自主可控地完成了“材料生長-器件制備-封裝測試”等系列工作，攻克了低濃度摻鉺鈮酸鋰晶體生長、小缺陷晶體波導制備、高可靠光纖芯片極低溫耦合封裝等材料器件工藝困難，并系統(tǒng)測試了芯片的光-原子糾纏特性。該光-原子糾纏芯片工作在光纖通信波段，總工作帶寬達20GHz，性能達到此類器件的國際先進水平。