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对称GaAs/AlGaAs量子点的高温液滴外延生长
摘要： 我们介绍了一种基于控制GaAs(111)A表面液态镓纳米液滴砷化动力学的高温液滴外延工艺。通过采用高温环境实现液滴外延量子点的自组装，解决了该制备过程中材料缺陷这一关键问题——这些缺陷曾限制了液滴外延技术在单光子/纠缠光子源等量子光子学应用中的使用。我们确定了参数空间中能使量子点以目标发射波长和高度对称形态自组装，同时保持优异光学品质的区域，并对液滴砷化过程中的生长参数作用机制进行了理论探讨与建模。
关键词： 砷化镓/铝镓砷，量子光子学，砷化动力学，高温液滴外延，量子点
更新于2025-09-23 15:21:01
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频率纠缠光场中的量子忆阻器
摘要： 量子忆阻器是一种具有记忆功能的无源电阻电路元件，可在特定量子平台上构建。它可通过耦合耗散环境的量子系统来表征，其中系统-环境耦合通过弱测量方案及对系统的经典反馈实现中介。在量子光子学中，此类器件可由反射率可调的分束器设计而成——其参数根据某输出光路测量结果动态调整。本研究证明，采用频率纠缠光场与频率混合器（其工作原理类似分束器，可产生态叠加）可实现类似构型。分析系统针对不同实验可达态的调控响应时，我们成功复现了忆阻器特有的滞后特性行为。鉴于忆阻器的记忆效应可用于经典计算与神经形态计算，本研究成果或将成为量子光子学领域构建可扩展量子神经网络的基础?？?。
关键词： 量子光子学、量子神经网络、忆阻系统、量子忆阻器
更新于2025-09-23 15:19:57
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飞秒激光对6H-SiC晶体的改性用于波导器件
摘要： 我们报道了在6H-SiC晶体中通过飞秒激光制备的光波导。在1064纳米波长下研究了其导光特性，并在532纳米激发波长下获得了共聚焦显微拉曼图像。结果表明，通过调节写入参数可以定制模式分布，且光谱蓝移（约787.05 cm?1处）主要发生在辐照区域。从拉曼强度和光谱位移的图像可以明显看出，导光区域的光学特性得到了良好保持。这些波导在集成光学和量子光子学领域可能具有潜在应用价值。
关键词： 飞秒激光、6H-碳化硅晶体、光学波导、量子光子学、集成光学
更新于2025-09-23 15:19:57
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集成于CMOS工艺硅波导上的量子点单光子源的原位波长调谐
摘要： 硅基量子光子学通过利用互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的优势，为大规模量子光子集成电路（QPICs）的实现提供了可行路径。要实现此类硅基QPICs的可扩展运行，最直接的方法是集成确定性单光子源（SPSs）。为此，基于InAs/GaAs量子点（QDs）等确定性固态SPSs的混合集成极具前景。然而，量子点固有的光谱与空间随机性，给在硅CMOS芯片上可扩展地集成多个相同SPSs带来了严峻挑战。为攻克这一难题，我们一直在研究名为转移印刷的混合集成技术——该技术基于拾放操作，能将目标QD SPSs随意集成到硅CMOS芯片任意位置。但即便在此方案中，仍需对来自不同源的干涉光子进行原位精细调谐以实现集成QD SPSs间的完美波长匹配。本文展示了在CMOS硅芯片上集成QD SPSs的原位波长调谐：通过为集成量子点配置光驱动加热垫实现发射波长的热调谐，并采用转移印刷技术集成所有必要元件，大幅简化了微/纳光子结构三维堆叠的制备流程。我们进一步实现了同一硅芯片上两个异质QD源间的原位波长匹配。这种基于转移印刷的方法将为利用CMOS技术构建大规模QPICs开辟可能。
关键词： 波长调谐、转移印刷、量子光子学、单光子源、硅CMOS、量子点
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年德国慕尼黑激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC)（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年激光与电光学欧洲会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 集成半导体量子光子学
摘要： 对于量子物理的基础测试以及量子通信而言，非经典光态是重要工具。本次报告中，我们将展示将非线性AlGaAs波导开发为半导体量子光子学平台的研究成果。大多数III-V族半导体具有强二阶光学非线性，但实现非线性相互作用的相位匹配向来困难。作为解决方案，布拉格反射波导能通过自发参量下转换高效产生光子对，这些波导有望与芯片上的泵浦激光器及无源/有源元件实现均匀集成。我们的波导可制备高保真度偏振[1]和时间-比特纠缠[2]光子对，其覆盖低损耗通信窗口内的大频段范围，适合通过波分复用服务多用户。所有应用中，能设计所需线性和非线性特性至关重要，这也使得精确表征成为必要——为此我们开发了傅里叶变换法布里-珀罗光谱技术[3]，能以超高精度获取器件关键参数。我们还将展示电注入激光器与非线性转换集成器件的研究成果：四元量子点层作为增益介质，在法布里-珀罗波导激光器中实现室温布拉格模式激射（即产生光子对的泵浦模式）。最后我们将展望构建完整半导体量子光子学平台的器件集成方向。
关键词： AlGaAs波导、光子对、布拉格反射波导、量子光子学、傅里叶变换法布里-珀罗光谱学、自发参量下转换
更新于2025-09-11 14:15:04
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按需CMOS兼容的超薄自对准碳化硅纳米线阵列制备技术
摘要： 半导体纳米线（NWs）领域已成为最活跃且成熟的研究方向之一。然而，由于难以控制单个纳米线的密度、取向和排布位置——这些参数对纳米器件的大规模生产至关重要，该领域的进展受到限制。本文报道了一种新型纳米合成策略：采用与硅微电子工艺兼容的制造方案，在预定位置制备出超薄自对准碳化硅（SiC）纳米线阵列（宽度≤20纳米，高度130纳米，周期200-600纳米可调），其具有高质量特性（表面粗糙度约2埃，光学带隙约2.4电子伏）和可重复性。傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见椭圆偏振光谱、原子力显微镜、X射线衍射和透射电子显微镜研究表明，该纳米合成技术可制备出具有定制特性的高质量多晶立方3C-SiC材料（平均晶粒尺寸5纳米）。研究进一步扩展了纳米加工工艺，将具有重要技术价值的铒离子作为电信C波段波长的发射中心进行集成。这种集成实现了离子的确定性定位，并通过由此产生的纳米线光子结构调控离子自发辐射特性——这两点对量子信息应用的实际器件制造都至关重要。这种整体性方法能够开发出可扩展的新型SiC纳米结构材料，应用于众多新兴领域，如基于纳米线的传感、单光子源、量子LED和量子光子学等。
关键词： 碳化硅，电信波长，纳米制造，自对准纳米线，超薄纳米线，量子光子学
更新于2025-09-10 09:29:36
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金刚石中单锗空位中心阵列的直接书写
摘要： 具有优异光学特性的固态单光子发射体是量子光学应用的重要基础构件。理想的量子比特应具备明亮的窄带发射（即高德拜-瓦勒因子）并支持对其自旋态进行光学读出与操控。目前已研究过金刚石中的多种候选体系，包括氮空位（NV）中心及较新的硅空位（SiV）中心。SiV的优势在于其高达80%的发射强度集中于零声子线（ZPL），但其相干时间受限于约40GHz的窄基态能级分裂——该特性易引发下支态到上支态的单声子吸收。因此需要寻找基态分裂更大的替代体系以抑制声子介导过程。 金刚石色心作为可扩展量子光子学应用的固态量子比特极具前景。在众多缺陷中，具有反演对称性的缺陷因其优异光学特性备受关注。本研究展示了在金刚石中无掩模植入高亮度单锗空位（GeV）中心阵列的技术：通过直接聚焦离子束工艺，以数十纳米空间精度制备单GeV发射体。当单点注入200个Ge?离子时，单GeV产生效率高达53%。该制备方法为未来集成光子结构的纳米加工提供了可行方案，有望使GeV发射体成为自旋-自旋相互作用研究的主流平台。
关键词： 钻石、锗空位中心、单光子发射器、量子光子学、聚焦离子束
更新于2025-09-09 09:28:46
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电子可编程光子分子
摘要： 自然界中具有离散能级的物理系统无处不在，它们是量子技术的基本构建单元。实现可控制的人造原子和分子类光子系统，将能够对光子的频率、振幅和相位进行相干动态调控。本研究利用耦合铌酸锂微环谐振器构建了具有两个分立能级的"光子分子"，并通过外部微波激励实现调控。我们通过编程微波信号，运用标准二能级系统概念（包括Autler-Townes分裂、斯塔克位移、拉比振荡和Ramsey干涉），实现了对光频与相位的精准控制。基于这种相干调控，通过将光子分子重构为亮-暗模对，我们展示了按需光学存储与读取功能。这种在可编程、可扩展电光系统中实现的动态光控技术，为微波信号处理、频域量子光子门以及光计算与拓扑物理概念探索开辟了应用前景。
关键词： 拓扑物理、相干控制、光计算、微环谐振器、铌酸锂、光存储、微波激励、光子分子、量子光子学
更新于2025-09-04 15:30:14