低至46nm! 超薄量子光源研究成果荣登Nature

2023年1月4日，合肥硅臻芯片技术有限公司首席科学家、中国科学技术大学教授任希锋，联合新加坡国立大学仇成伟教授、郭强兵博士等，共同在国际顶级期刊《Nature》上发表了题为「Ultrathin quantum light source with van der Waals NbOCl2 crystal」的研究论文。此次任希锋教授参与的合作研究首次实现了基于新型二维材料非线性的量子光源。

为了进一步提高量子光源的集成化程度，任希锋教授与新加坡国立大学等单位的合作者一起，首次利用新型二维材料NbOCl2的非线性过程实现了超薄的量子光源，厚度可低至46nm，在二维材料非线性量子光源的研究中取得重大突破，并作为并列通讯作者将研究成果在《Nature》上发表。此次研究发现为开发基于范德华材料的超紧凑片上SPDC源以及经典和量子光学技术中的高性能光子调制器开辟了道路。

首版于1869年的《Nature》杂志是科学界普遍关注的、权威的国际科学杂志之一，很多具有独创性、重要性、前沿性的科学领域一手研究成果在其上发表。而“量子”也曾被《Nature》评为2019五个科学关键词之一。

小型化、集成化是解决空间光学量子系统稳定性差、不可扩展等问题的理想方案，也是光学量子计算、量子通讯等走向大规模和实用化的必经之路。量子光源作为量子光学系统必不可缺的部分，其小型化一直是人们研究的重点。任希锋教授前期与南京大学等单位合作，将超构表面引入到量子信息领域，集成超构透镜阵列与非线性光学晶体，实现了100路径参量下转换，制备了超高维量子纠缠态和多光子源。本次研究中，任希锋教授与合作者们采用了一种新型NbOCl2材料，并在实验中证实厚度低至46nm的该材料也能制备量子光源，这是目前国际报道的最薄的非线性量子光源。这项研究不仅为光学量子信息研究提供了一种可集成的量子光源，也为二维材料的非线性研究开辟了一个新的方向。

NbOCl2晶体的结构测试，单层厚度约0.65nm

基于NbOCl2二维材料的量子光源

任希锋教授作为教育部青年长江学者，主要从事量子和微纳光学方面的理论和实验研究，旨在将量子光源、光量子操作及量子测量集成到可扩展的光学芯片上，实现实用化光学量子计算、量子模拟与量子精密测量。近5年时间内，其以第一作者、通讯作者（含并列）身份发表论文三十余篇，包含Science 1篇， Nature 1篇等，共计发表SCI论文一百余篇。

作为量子光学领域的专家，任希锋教授近期接受合肥硅臻芯片技术有限公司的邀约出任首席科学家。任教授一直关注量子光学走向实用化和规模化，此次加入硅臻芯片，将进一步推动量子科技产业化落地。

《Nature》论文链接如下：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-05393-7

相关报道链接：

中国科学技术大学报道

http://news.ustc.edu.cn/info/1055/81563.htm

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