量子时期的光子难题

在量子通讯和量子推算的赛路上，光子是传递信息的“超等快递员”。但要让这些“快递员”高效工作，科学家们面对两大挑战：若何精准捉拿单个光子，以及若何屏蔽滋扰信号的强泵浦光。传统规划依赖笨沉的表部滤光设备，就像给精密的光子电路“表挂行李箱”，不仅增长损耗，还限度了系统的集成度。

中国团队交出美满答卷！

近日，中科院上海微系统所李浩、尤立星团队在《Photonics Research》颁发沉磅成就（论文链接：https://doi.org/10.1364/PRJ.550313）！他们成功在单芯片上集成了两大主题部件——
? 超导纳米线单光子探测器（SNSPD）：光子界的“超高敏雷达”，效能达20.1%，暗计数低至100 Hz！
? 泵浦抑造滤波器（PRF）：56 dB超强“光子安检门”，将滋扰光过滤得干干净净！

这项“二合一”设计，初次让量子纠缠接管芯片脱节表部滤光依赖，为大规模量子网络摊平路路！

技术亮点：当布拉格光栅遇见超导纳米线

“叠叠乐”滤光黑科技：7级硅布拉格光栅级联，像七层筛网层层拦截泵浦光，最终实现56 dB抑造比（相当于将滋扰光减弱到十亿分之一。。

芯片上的“光子捕手”：U型超导纳米线紧贴光波导，通过倏逝场高效捕获光子，即便在-271°C的极低温下也能不变工作！

纠缠验证一锤定音：利用光纤解复用器和非平衡过问仪，团队测得能量-功夫纠缠光子对的可见度超92%，直接“盖章”量子纠缠有效性！

科学意思

传统量子系统像“乐高积木”，组件分散且痴肥。这次提出的全被动集成规划，如同将乐高升级为“纳米级集成电路”——
? 更紧凑：无需表部滤光，芯单方面积大幅缩；
? 更高效：光纤耦合损耗降低，系统不变性提升；
? 更矫捷：未来可定造分歧波长滤波器，适配多元量子网络需要！

图2 芯片结构示意与电子显微镜图。

图3 片上泵浦滤波器与SNSPD机能表征了局。

未来瞻望：量子互联网的“中国芯”

面向未来，能够将光源、滤波器和探测器全数集成在单一芯片上，打造“即插即用”的量子？，并从尝试室走向产业利用。

图4 Franson双光子过问尝试了局。