石墨烯封装范德华铁电体NbOI₂实现空气稳定高亮度纠缠光子对源

范德瓦尔斯(vdW)铁电体是一类新兴的非线性光子材料,兼具高二阶磁化率χ(2)和异质结构兼容性,为微型化自发参量下转换(SPDC)光源提供了理想平台。然而现有vdW SPDC光源在空气环境连续辐照下普遍存在亮度低、稳定性差的问题,氧气/水汽侵蚀与泵浦热效应共同导致材料性能退化甚至永久损伤。本研究通过石墨烯封装技术,成功构建了基于铁电材料NbOI2的空气中稳定高亮度SPDC光源。石墨烯层不仅能提供强效环境防护,其增强的热耗散效应还可显著抑制泵浦诱导的材料降解。该工作实现了258 Hz的绝对光子对生成速率和19,900 Hz/(mW·mm)的归一化亮度两项纪录指标。依托这一稳定平台,研究人员进一步在石墨烯封装的90°扭转双层NbOI2中制备出偏振纠缠光子对,其与最大纠缠贝尔态的保真度达94%。该成果突破了现有vdW量子光源的关键性能瓶颈,为芯片集成化量子光子学提供了可扩展的纠缠光源解决方案。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-03-04 13:54

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