量子科技中心_量科网

高性能光子芯片为模拟计算提供了强大平台，使得利用具有附加合成维度的低维器件模拟高维物理系统成为可能。实现大规模复杂模拟需要一种能够支持任意耦合配置（包括对称、非对称和长程耦合方案）的架构，这对系统扩展至关重要。此前方法依赖过多物理元件引入非对称耦合，却因结构复杂难以实现重构与扩展。为解决这一难题，该研究团队提出了一种融合谐振内与谐振间频率格点的混合频率合成维度模拟器架构，并基于薄膜铌酸锂（TFLN）光子芯片完成实验验证。通过这种可编程混合架构，研究人员能在单芯片上同时模拟多种复合晶格模型（如霍尔阶梯、克鲁兹阶梯（对称）和Su-Schrieffer-Heeger（SSH，非对称）模型）的常规与长程耦合形式，显著降低实验复杂度。该工作首次实现了SSH模型能带结构的直接测量，并以更低实验要求观测到自旋-动量锁定、拓扑平带及阿哈罗诺夫-玻姆笼效应等重要现象。通过级联该器件还可实现分段连续光频移等应用。该成果为未来实现具有任意耦合能力的大规模片上复杂模拟器提供了重要思路。