科研团队合作首次实现“最薄”非线性量子光源 厚度低至46纳米

从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队任希锋教授等人与新加坡国立大学仇成伟教授、郭强兵博士等合作，在二维材料非线性量子光源研究中取得重大突破——首次实现超薄的量子光源，厚度可低至46纳米。 $v:gBlj%"  
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据介绍，这是目前国际报道的最薄非线性量子光源。研究成果近日发表于国际著名学术期刊《自然》（Nature）。 $-$5ta{s  
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小型化、集成化是解决空间光学量子系统稳定性差、不可扩展等问题的理想方案，也是光学量子计算、量子通讯等走向大规模和实用化的必经之路。量子光源作为量子光学系统必不可缺的部分，其小型化一直是人们研究的重点。 tg7C;rJ  
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二维材料的层内晶体结构稳定，而原子层间的相互作用力要弱很多，被广泛应用在集成光子芯片的各个重要组成部分之中，但常见的二维材料单层厚度太薄（<1纳米），从而导致整体产生的非线性信号强度很低。  Iys6R?~  
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此次研究中，合作者们采用了一种新型NbOCl2材料，它不仅具有常见单层二维材料所特有的高二阶非线性系数，更重要的是它的层间电子耦合弱并且空间结构非对称。实验中采用404纳米波长的连续激光器泵浦二维材料，收集下转换过程所产生的808纳米附近波长参量光。与此同时，合作者们对参量光信号强度随二维材料厚度的变化关系进行了测量，实验结果和理论预期完全吻合。值得注意的是，实验中证实厚度低至46纳米的该材料也能制备量子光源，这是目前国际报道的最薄的非线性量子光源。 6%ZHP?  
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研究人员认为，该研究不仅为光学量子信息研究提供了一种可集成的量子光源，也为二维材料的非线性研究开辟了一个新的方向。