半導(dǎo)體系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展可集成特性，被認(rèn)為是可能實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算的體系之一。近年來硅基半導(dǎo)體量子計(jì)算取得系列進(jìn)展，量子比特性能得到大幅提升，單比特和兩比特邏輯門保真度均已達(dá)到容錯(cuò)量子計(jì)算閾值，如何進(jìn)一步擴(kuò)展比特?cái)?shù)量、提高比特讀取保真度成為該領(lǐng)域的重要議題。
 

　　由于可以處理強(qiáng)大的光傳輸，拓?fù)涔庾訉W(xué)已經(jīng)成為了集成光學(xué)的強(qiáng)大平臺(tái)，并被進(jìn)一步擴(kuò)展到量子世界，在光子芯片研究方向有著相當(dāng)實(shí)用的應(yīng)用前景。令人震驚的是，拓?fù)涔庾咏Y(jié)構(gòu)中的谷底對(duì)比物理學(xué)有助于與谷底有關(guān)的邊緣態(tài)、單向耦合，甚至是拓?fù)浣Y(jié)中谷底依賴的波分。
 

　　日前，中國(guó)科技大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊(duì)的任希鋒研究組與中山大學(xué)董建文、浙江大學(xué)戴道鋅等研究組合作，基于光子能谷霍爾效應(yīng)，在能谷相關(guān)拓?fù)浣^緣體芯片結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了量子干涉，相關(guān)成果以“編輯推薦文章( Editors' Suggestion)”的形式6月11日發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和制造了基于120度彎曲接口的納米光子拓?fù)漪~叉形分光器(HSBSs)，并展示了第一個(gè)片上谷底依賴的量子信息過程。通過由兩個(gè)拓?fù)鋵W(xué)上不同的域壁聯(lián)起來構(gòu)成的50/50 HSBS，研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了0.956±0.006高可見度的雙光子量子干涉(即Hong-Ou-Mandel干涉)。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)還展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的量子光子電路和路徑糾纏態(tài)的產(chǎn)生。該研究表明，光子谷態(tài)可以用于量子信息處理，而且有可能用谷態(tài)依賴的光子拓?fù)浣^緣體實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的量子電路，這為片上量子信息處理提供了一種新的方法。