晶圆级压缩光芯片
光量子集成芯片中的压缩态光产生是可扩展连续变量量子信息处理的核心技术。通过将量子涨落抑制至散粒噪声极限以下,压缩态不仅能实现量子增强型传感,更是连续变量量子信息处理的标准资源。尽管芯片级压缩光源已获验证,但受限于压缩光对器件缺陷的极端敏感性,如何在晶圆级实现可重复的强压缩态以支撑大规模量子增强传感与信息处理,仍是长期存在的挑战。该研究团队基于全互补金属氧化物半导体兼容的氮化硅光量子集成平台,首次实现了晶圆级双模压缩真空态的制备、生成与表征。在4英寸晶圆上,8个芯片均实现了2.9-3.1分贝的直接测量正交压缩,变异系数小于0.2分贝,展现出卓越的均一性。这一性能得益于三大创新设计:超低损耗强过耦合高Q值微腔、级联泵浦抑制滤波器及低损耗逆向锥形边缘耦合器。测量结果与仅通过独立提取器件参数和实验设置构建的第一性原理理论模型完全吻合。通过提升离片探测效率与芯片-光纤耦合效率,压缩水平还可进一步提高。该成果为集成光子学中非经典光产生提供了可重复的晶圆级解决方案,为可扩展连续变量处理器、多路复用纠缠源及量子增强传感奠定了技术基础。
