【首个轨道角动量波导光子芯片问世】
据美国《物理评论快报》网站近日报道 ， 上海交通大学金贤敏团队研制出了全球首个轨道角动量（OAM）波导光子芯片 。 这是首次在光芯片内制备出可携带光子OAM自由度的光波导 ， 并实现光子OAM在波导内高效和高保真地传输 。 最新研究作为亮点文章在网站首页被重点推荐 ， 有望在光通信和量子计算等领域“大显身手” 。
近年来 ， 由于扭曲光（twisted light）具有“甜甜圈”分布的强度结构、螺旋型波阵面的位相结构、携带OAM的动态特性 ， 被广泛用于光操纵、光钳等领域 。 不同于光的自旋角动量 ， OAM拥有无限的拓扑荷和内在正交性 ， 可用于解决通信系统信道容量紧缩的问题 。 而在量子信息等领域 ， 光子OAM可用于分发高维量子态以及构建高维量子计算机 。
但大规模应用OAM需要将其传输、产生及操纵一体化 ， 而此前的研究均无法让OAM存在于芯片内部 。
在最新研究中 ， 金贤敏团队通过飞秒激光直写技术 ， 制备了首个波导横截面为“甜甜圈”型的三维集成OAM波导光子芯片 。 通过测量从芯片出来的扭曲光与参考光的干涉 ， 以及对芯片前后的态进行投影测量 ， 实验证实 ， 此波导可高效高保真地传输低阶OAM模式 ， 传输总效率达60%；且该波导会将高阶模式转化为低阶模式 。 此外 ， 该波导也可高保真地传输三比特的“高维量子比特（qutrit）”态 ， 超越传统两比特的“量子比特（qubit）”态 ， 表明此波导有潜力用于高维量子态的传输与操控 。
金贤敏希望该芯片首先能用于高通量光通信领域；而英国圣安德鲁斯大学光操控专家基山·多拉基亚认为 ， 新芯片有望为量子光学和成像等领域开辟新天地 。 据悉 ， 该团队已为该波导芯片向国家知识产权局申请了发明专利 。
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