近日，中國科學技術大學郭光燦院士團隊在光量子芯片研究中取得重要進展。中國科大消息顯示，該團隊任希鋒研究組與中山大學董建文、浙江大學戴道鋅等研究組合作，基于光子能谷霍爾效應，在能谷相關拓撲絕緣體芯片結構中實現了量子干涉。

　　據了解，拓撲光子學由于具有魯棒性的能量輸運性質，在光子芯片研究方向具有實用化的應用前景。產生拓撲相變的關鍵在于通過破壞系統的時間反演對稱性或空間反演對稱性，以在能級簡并點產生能隙，從而形成受拓撲保護的邊界態。

　　該成果為拓撲光子學特別是能谷光子拓撲絕緣體結構應用于更加深入的量子信息處理過程提供了一個新的思路。

　　具體來看，任希鋒研究組與中山大學董建文課題組合作在硅光子晶體體系中設計并制備出了“魚叉”形的拓撲分束器結構。研究人員發現六角晶格結構的光子晶體中的電場相位渦旋方向依賴于不同拓撲陳數的晶格結構以及其所處的能帶位置，可以構造出兩種不同結構的拓撲邊界。

　　據介紹，基于能谷相關方向性傳輸的機理，設計并加工了拐角可達到120度的“魚叉”形拓撲分束器，并在此結構上演示了高可見度的雙光子干涉過程，干涉可見度達到95.6%。進一步通過級聯兩個拓撲分束器結構演示了片上路徑編碼量子糾纏態的產生。

　　值得一提的是，該工作得到了科技部、國家基金委、中國科學院、安徽省以及中國科學技術大學的資助。