中國(guó)科大量子納米顯微技術(shù)研究取得進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、中科院院士郭光燦領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室任希鋒研究組近日在量子納米顯微技術(shù)研究中取得新進(jìn)展，他們利用微納光纖級(jí)聯(lián)銀納米線波導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)在納米結(jié)構(gòu)中以表面等離子激元（SPP）的形式傳輸量子偏振糾纏態(tài)，其保真度可以達(dá)到93.2%，為納米光子學(xué)和量子信息的有機(jī)結(jié)合提供了新的思路。此成果在線發(fā)表于3月16日的《納米快報(bào)》上。論文的并列*作者是量子信息實(shí)驗(yàn)室的博士生李明和博士后鄒長(zhǎng)鈴。　　由于光學(xué)衍射極限的存在，使得新興的量子技術(shù)，比如量子成像、量子精密測(cè)量等，很難應(yīng)用到納米尺度的成像技術(shù)上。近年來(lái)，基于SPP的光學(xué)器件越來(lái)越引起人們的關(guān)注，它不僅尺寸小，可以突破傳統(tǒng)的光學(xué)衍射極限，而且局域場(chǎng)密度高，與物質(zhì)的相互作用強(qiáng)。盡管SPP在經(jīng)典光學(xué)領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足發(fā)展，但是由于其激發(fā)效率低，而且存在比較高的固有損耗，將其和量子技術(shù)結(jié)合在一起面臨著多重困難。　　任希鋒研究組利用微納光纖把波導(dǎo)中的光學(xué)模式絕熱壓縮，然后應(yīng)用倏逝波將光能量率地轉(zhuǎn)換成電子震蕩的SPP能量（理論效率超過(guò)99%），在納米波導(dǎo)中高保真度地傳輸了光子的偏振糾纏態(tài)。此工作不僅從原理上充分證明了SPP可以有效地?cái)y帶量子信息，也為量子技術(shù)在納米尺度上的應(yīng)用解決了若干關(guān)鍵性難題，使得同時(shí)突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限和光學(xué)衍射極限的量子納米顯微技術(shù)成為可能。此外，工作中所設(shè)計(jì)的這種雜化波導(dǎo)結(jié)構(gòu)有可能作為率的量子探針（整體效率7.5%），取代目前的商用近場(chǎng)光學(xué)探針（效率約0.1%）。　　上述研究得到了國(guó)家基金委、中科院、科技部和教育部的資助。