中国科大合作研究首次实现基于新型二维材料非线性的量子光源

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小型化和集成化是解决空间光量子系统稳定性差，不可扩展等问题的理想方案，也是光量子计算和量子通信走向大规模实用化的必由之路作为量子光学系统不可或缺的一部分，量子光源的小型化一直是人们研究的重点

据中科大官方消息，郭光灿院士团队教授与新加坡国立大学邱教授，郭博士合作，在二维材料非线性量子光源研究方面取得重要突破。

本站了解到，相关研究成果发表在1月4日的《自然》杂志上，DOI 41586—022—05393—7。

据介绍，在早期，任希锋与南京大学等合作将超结构表面引入量子信息领域，集成超结构透镜阵列和非线性光学晶体，实现100路参量下转换，制备超高维量子纠缠态和多光子源

为了进一步提高量子光源的集成度，任希锋与新加坡国立大学等机构的合作伙伴一起，利用新型二维材料NbOCl2的非线性过程，首次实现了厚度低至46nm的超薄量子光源。

新型NbOCl2材料不仅具有普通单层二维材料所特有的高二阶非线性系数，而且具有弱的层间电子耦合和不对称的空间结构这一特性使得其二阶非线性信号强度伴随着2D材料层数的增加而增加，可超过单层2D材料的WS2倍频强度两个数量级以上

研究人员测试了多层NbOCl2 2D材料的自发参量下转换过程，证明了该过程产生了非经典相关光子对此外，他们还测量了参量光信号强度与二维材料厚度的关系，实验结果与理论预期吻合良好

引人注目的是，实验证明厚度低至46 nm的材料也可用于制备量子光源，这是目前国际上报道的最薄的非线性量子光源该研究不仅为光量子信息研究提供了集成的量子光源，也为二维材料的非线性研究开辟了新的方向

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