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IT之家 1 月 7 日消息，小型化、集成化是解決空間光學(xué)量子系統(tǒng)穩(wěn)定性差、不可擴(kuò)展等問題的理想方案，也是光學(xué)量子計(jì)算、量子通訊等走向大規(guī)模和實(shí)用化的必經(jīng)之路。量子光源作為量子光學(xué)系統(tǒng)必不可缺的部分，其小型化一直是人們研究的重點(diǎn)。

據(jù)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)官方消息，該校郭光燦院士團(tuán)隊(duì)任希鋒教授等與新加坡國(guó)立大學(xué)教授仇成偉、博士郭強(qiáng)兵等合作，在二維材料非線性量子光源研究中取得重要突破。

IT之家了解到，相關(guān)研究成果已于 1 月 4 日發(fā)表于《自然》雜志上，DOI 41586-022-05393-7。

據(jù)介紹，任希鋒前期與南京大學(xué)等單位合作，將超構(gòu)表面引入到量子信息領(lǐng)域，集成超構(gòu)透鏡陣列與非線性光學(xué)晶體，實(shí)現(xiàn)了 100 路徑參量下轉(zhuǎn)換，制備了超高維量子糾纏態(tài)和多光子源。

為了進(jìn)一步提高量子光源的集成化程度，任希鋒與新加坡國(guó)立大學(xué)等單位的合作者一起，首次利用新型二維材料 NbOCl2 的非線性過程實(shí)現(xiàn)了超薄的量子光源，厚度可低至 46nm。

這種新型 NbOCl2 材料不僅具有常見單層二維材料所特有的高二階非線性系數(shù)，更重要的是它的層間電子耦合弱并且空間結(jié)構(gòu)非對(duì)稱。這種特性使得它的二階非線性信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨著二維材料的層數(shù)的增加而增加，可超過單層二維材料 WS2 倍頻強(qiáng)度兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

研究人員對(duì)多層 NbOCl2 二維材料的自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行了測(cè)試，證明該過程產(chǎn)生了非經(jīng)典關(guān)聯(lián)的光子對(duì)。此外，他們還對(duì)參量光信號(hào)強(qiáng)度隨二維材料厚度的變化關(guān)系進(jìn)行了測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)期完全吻合。

值得注意的是，實(shí)驗(yàn)中證實(shí)厚度低至 46 nm 的該材料也能制備量子光源，這是目前國(guó)際報(bào)道的最薄的非線性量子光源。這項(xiàng)研究不僅為光學(xué)量子信息研究提供了一種可集成的量子光源，也為二維材料的非線性研究開辟了一個(gè)新的方向。

標(biāo)簽： 信號(hào)強(qiáng)度