“超材料前沿研究”一周精选 [2018.7.2-7.8]
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可扩展量子光子技术需要借助光子器件的片上集成（on-chip integration）工艺。最近，随着双曲型“声子-极化子”（hyperbolic phonon-polariton）和光学稳定的超亮“量子发射器”（quantum emitter）的出现，六方氮化硼（hBN）已经成为实现光子集成的一种很有前途的材料研究平台。然而，在可扩展的片上纳米光路和腔量子电动力学（cavity quantum electrodynamics）实验中，需要利用hBN制造出高质量的光学谐振器（optical resonator）。最近，来自澳大利亚悉尼科技大学、美国Thermo Fisher科技公司和日本NIMS的研究团队利用六方氮化硼hBN设计并制备了悬空的光子晶体腔（photonic crystal cavity），展示出超过2000的品质因子（quality factor）。随后，他们通过直写EBIE技术，在不显著降低Q因子的前提下对每个谐振腔的性质进行了迭代调谐（iterative tuning）。这一研究表明：hBN这一典型的范德瓦尔斯材料能够制成可调谐的光子晶体腔体，这对于纳米光子学的发展是一个前所未有的进步，相关的器件制备和研究方法为固态光子系统开辟了崭新的道路，可广泛应用于集成量子光子学、极化子和腔量子电动力学实验。相关研究发表在近期的《Nature Communications》上。
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未来可扩展的光子量子信息处理依赖于将多个相互作用的量子发射器（quantum emitter）集成到单个芯片中的能力，量子点（quantum dot）是一种较为理想的片上量子光源。然而，由于其频率和位置的随机性，在片上多个量子点之间实现量子相互作用是一项具有挑战性的任务，往往需要局部调谐技术和长程量子相互作用。最近，来自韩国蔚山国家科学技术研究院UNIST和美国马里兰大学的研究团队，在纳米光子波导上（nanophotonic waveguide）展示了两个分离的量子点之间的量子相互作用。他们通过将量子点集成到纳米光子波导的相同光学模式，并结合片上热调谐器（on-chip thermal tuner）来克服光谱失配问题，从而实现了以光子作为媒介的长程相互作用。在实验上，量子相互作用是以超辐射发射（super-radiant emission）的形式被观测到的，其中两个量子点共同发射比单独量子点的速率更快。在这里，集成量子发射器所产生超辐射发射，可以实现具有长程量子相互作用的紧凑型芯片集成的光子结构。因此，这些发现十分有助于在半导体芯片上构建由多个相互作用的量子发射器组成的光子量子信息处理器（quantum information processor），即为量子计算的核心部件。 相关工作发表在近期的《Nano Letters》上。
声学的逻辑计算器件，包括开关、逻辑门、微分器和积分器，在学术研究和工程学中都引起了广泛的关注。然而，目前人们尚未提出具有更复杂功能的声学计算系统的方案，例如常微分方程（ODE）的求解器。近日，来自南京大学的刘晓峻教授课题组和南京师范大学、中科院声学所的研究人员提出了一种基于三个级联超表面（cascaded metasurface）构造出的声学模拟计算（acoustic analog computing）系统，类似于电子计算机那样求解n阶常微分方程。这些超表面结构由层状的迷宫式单元（labyrinthine units）构成，具有较宽的幅值和相位调制范围。该系统所模拟得到的传输压力与ODE的理论解非常吻合，证明了其出色的常微分方程计算功能。与基于微分器或积分器的光学ODE求解器不同，这里所提出的具有固定几何形状的声学模拟计算系统原则上可以设计用于任意n阶ODE求解问题，而不像光学系统在求解高阶方程时需要借助更加复杂的几何形状。该方案可以在多种不同的场景中找到应用，如声学通信、模拟计算和信号处理等。相关工作发表在近期的《Scientific Reports》上。
原文引自“两江科技评论”微信公众号。
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上海复享光学股份有限公司（简称：复享光学）诞生于中国的高校实验室，是一家高科技型光谱仪器公司。公司为科学家和工程师提供光谱产品、系统、服务。“让光谱简单"是公司发展理念，“光谱改变生活”是公司的愿景。
公司专注光谱仪器发展超过八年，获得国家高新技术企业资质，于2016年登陆新三板（NEEQ:838781）。公司位于复旦大学科技创业园，目前拥有约40名高学历工程师。公司官网：www.ideaoptics.com
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