芯片集成超表面实现的单光子斯格明子源

拓扑稳定的场构型——斯格明子(skyrmions)近日在经典光学领域以结构光形式崭露头角,为高密度数据应用提供了新可能。实现单光子斯格明子的可控片上生成虽对量子信息技术极具吸引力,但由于量子发射体(QEs)的纳米尺度限制仍面临挑战。该研究团队展示了一种超表面集成量子发射体(metaQE)平台,可在室温下实现单光子斯格明子的片上生成。通过量子发射体与精心设计的超原子表面阵列之间的近场耦合介导自旋-轨道相互作用,将纳米级局域偶极发射转化为自由传播的拓扑结构光子模式。运用该方法对纳米金刚石中不同色心的量子发射进行结构化处理,研究人员实现了包括高阶反斯格明子及斯格明子复合体在内的多样化斯格明态,由此证实了该技术对各类量子发射体的普适性。该工作为片上结构化量子光源建立了统一框架,提供了对斯格明子等高维拓扑态的多维操控能力,推动了可扩展量子光子技术的发展。

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提交arXiv: 2026-01-10 19:20

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