Ett forskargrupp ledd av akademikern Guo Guangcan från University of Science and Technology of China (USTC) från Chinese Academy of Sciences (CAS), samarbetar med forskare från Sun Yat-sen University och Zhejiang University, realiserade tvåfotonkvantinterferens i strukturen av dalberoende topologiska isolatorer baserat på dalen Hall-effekten.

Studien publicerades i Fysiska granskningsbrev den 11 juni, 2021.

Topologisk fotonik har en praktisk tillämpningsutsikter vid forskning av fotoniska chips på grund av dess robusta energitransportförmåga. Nyckeln till topologisk fasövergång är att generera ett energigap vid vissa degenererade punkter genom att bryta antingen tidsomvändningssymmetri (TRS) eller inversionssymmetri.

Genom att bryta systemets rumsliga inversionssymmetri, de dalberoende spiralformade kanttillstånden reser i vissa riktningar, som kallas Valley-Hall-effekten. Hexagonala gitterfotoniska kristaller (PC) med olikvärda undergaller kan förverkliga de dalberoende topologiska isolatorerna. Mer kompakta och skarpa böjande optiska kretsar kan realiseras, vilket bidrar till enhetens integration och robust energi.

Under de senaste åren har robust kvanttillståndsöverföring inom topologi har varit ett hett forskningsämne. Än, som kärnan i fotonisk kvantinformation, kvantinterferens återstår att verifieras i topologiskt skyddade PC -chip.

Forskare designade och tillverkade harpunformade stråldelare (HSBS) i fotoniska kiselkristaller. Orienteringen av den elektromagnetiska fasvirveln inuti datorer med hexagonal gitterstruktur beror på gitterstruktur med olika topologiska chernnummer och dess bandposition, för att därigenom bilda två topologiska kanter av olika strukturer.

Baserat på ett 120-graders böjande gränssnitt, de insåg on-chip Hong-Ou-Mandel (HOM) störningar i en HSBS med en hög synlighet på 95,6%. Vidare, generationen av väg-intrasslat tillstånd i dalberoende kvantkretsar demonstreras genom att kasta två HSBS:er.

Studien ger en ny metod för topologisk fotonik, särskilt topologiska isolatorer, ska tillämpas i mer komplex kvantinformationsbehandling. Granskarna var överens om att forskningen är intressant och viktig, och berömde mycket att "Detta är ett intressant och viktigt arbete. Jag tycker att resultaten är intressanta, särskilt, implementeringen av Hong-Ou-Mande-effekten i denna enhet, vilket kan ha konsekvenser för högkvalitativ on-chip-kvantinformationsbehandling. "