倾斜双曲超材料对片上单光子提取的宽带增强。量子发射器的位置非常接近双曲超材料，其光轴相对于纳米纤维的端面是倾斜的。信贷:丽安沈
研究人员开发了一张量子照片Nics原型使用双曲线的我材料与光纤呈精确角度倾斜。
量子光子学涉及到一种依靠光子(光的基本粒子)的新型技术。这些光子有可能在远距离上携带量子比特信息。如果能将光子源放置在单个芯片上，并使其高速产生光子，这将使高速量子通信或信息处理成为可能，这将是信息技术的一大进步。
在本周出版的《应用物理评论》(Applied Physics Reviews)上，AIP出版公司提出了一种简单的片上光子源，使用的是一种被称为双曲超材料的材料。研究人员进行了计算，表明使用精确排列的双曲超材料的原型可以克服效率低的问题，并允许芯片上光子源的高重复率。
直到最近，单光子光源通常是由半导体中的自组装量子点或由具有结构缺陷的材料(如钻石)制成的。然而，要从这种材料中高速产生单光子是很困难的。人们已经尝试了一些解决这一问题的方法，但到目前为止，其结果都存在带宽窄、效率低的问题。
解决这些问题的另一种方法是使用特殊材料，如超材料，作为光子源。超材料是金属层和介电层的堆叠，其结构水平远小于所使用的光的波长。当形成纳米线等形状时，它们表现出不同寻常的光学特性。流过材料的电子形成了一种被称为表面等离子体的集体振荡，产生了局域电磁场。
双曲超材料是这些超材料的高度各向异性版本。它们以各种方式操纵光线。例如，它们可以缩小光的波长，允许它在一个方向自由传播，同时阻止它在另一个方向传播。
研究人员为他们的片上光子源提出了一种几何结构，在这种结构中，双曲超材料与附近用于传输光子的纳米光纤的端面以一个精确的角度倾斜。通过仔细选择倾斜角度，光反射在与光纤的界面处被抑制。
该小组的计算表明，这种简单的几何排列可以克服这些材料以往的限制。
合著者Lian Shen说:“我们的工作代表了在片上量子网络中实现具有高重复率的光谱宽单光子源的重要一步。”
参考文献:“基于倾斜双曲超材料的片上单光子提取的宽带增强”，作者:沈连，林晓，Mikhail Shalaginov, Tony Low，张贤敏，张白乐，陈宏生，2020年5月5日，应用物理评论。DOI: 10.1063/1.5141275
