現有的基於(yu) 非線性光學過程的糾纏量子光源，在維度擴展以及光子數增加方麵麵臨(lin) 著光學係統複雜、可集成度低、穩定性弱等問題，並不能滿足量子通訊、量子計算、量子計量等領域對於(yu) 高維、多光子的實用化需求，製約著光量子信息朝著大規模集成方向發展。最近，一種“超構表麵”的微結構薄膜材料的研究，為(wei) 量子光源及光量子信息技術的發展提供了一條全新路徑。6月26日，南京大學、香港理工大學、中國科學技術大學和華東(dong) 師範大學等高校學者，將這項名為(wei) “基於(yu) 超構透鏡陣列的高維糾纏和多光子源”的研究發表於(yu) 國際頂級期刊《科學》。

　　論文的共同第一作者、南京大學副教授王漱明介紹，在此項研究中，科研人員將超構透鏡與(yu) 非線性光學晶體(ti) 組合在一起，構成全新的超構表麵量子光源係統。他們(men) 設計並製備出10×10的超構透鏡陣列，使用泵浦激光入射到該係統，超構透鏡陣列將泵浦激光均勻的分成10×10份，並在β相偏硼酸鋇晶體(ti) 中聚焦，聚焦的泵浦光在β相偏硼酸鋇中發生自發參量下轉換過程，產(chan) 生一係列信號/閑置光子對。

　　實驗中，他們(men) 采用波長為(wei) 404納米的連續激光作為(wei) 泵浦光，測量了由超構透鏡陣列中不同的超構透鏡產(chan) 生的光子之間的糾纏特性。實驗測得所構成的二維、三維以及四維路徑糾纏態的保真度分別達到98.4%，96.6%和95.0%。

　　不僅(jin) 如此，超構透鏡具有靈活的光場調控能力，可以對光場的相位、偏振、振幅等集成調控，從(cong) 而進一步調製糾纏態。在該項研究中，研究團隊通過對超構透鏡的相位設計，對所製備的量子糾纏態進行了精細的相位編碼，並通過實驗進行了很好的證明，同時證明產(chan) 生的多光子量子光源具有很好的性質。

　　王漱明表示，該研究通過將超構表麵技術引入量子信息領域，實現了高維度、集成化的雙光子、多光子糾纏光源，突破了現有量子光源的技術瓶頸和信息編碼維度限製，有望應用於(yu) 高維度的量子通信、量子計算、量子存儲(chu) 等領域，對於(yu) 發展具有更高信息容量和更高安全性的量子信息技術具有重要意義(yi) 。