固体系统中的光量子信息

量子信息是当代物理学的重要研究课题，并且有望给工程技术领域带来突破。在量子信息的应用中，光子作为远距离通信的载体在通信的节点处跟其它的量子系统相互作用。通信节点的功能包括光子的产生，量子态的转移（比如光子跟微波超导电路之间）和中继。由于固体量子系统自身的稳定性和可集成性，它们特别适合在节点处完成这些功能。能跟光子相互作用的固体量子系统主要分为三大类：半导体量子点，宽禁带材料的缺陷中心和稀土离子。本次报告将重点介绍量子点和稀土离子方面的研究成果。我们使用砷化镓光波导来增强量子点跟光的相互作用强度，从而实现了单光子的非线性传输。这种非线性传输可以通过量子点的电子自旋态来控制。另一方面，稀土离子掺杂的氮化硅—二氧化硅光波导和谐振器为可集成的量子存储器提供了更加可行的解决方案。光波导和谐振器增强了稀土离子对光的吸收，同时稀土离子又保持了良好的量子性质。之后报告将对一种新型缺陷中心的研究前景做出展望。