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來(lái)源：光明日報 北京大學(xué)王劍威研究員、胡小永教授、龔旗煌教授課題組與中國科學(xué)院微電子研究所楊妍研究員等合作者，將大規模硅基集成光芯片與拓撲光學(xué)緊密結合，首次實(shí)現了一種完全可編程的拓撲光子芯片。該芯片為模擬拓撲材料并預測其物理性質(zhì)，提供了全新硬件平臺，可動(dòng)態(tài)模擬包含無(wú)序、缺陷和非均勻介質(zhì)的真實(shí)材料體系，為拓撲材料科學(xué)研究和拓撲光子技術(shù)發(fā)展提供了新途徑。這一研究成果日前以《可編程拓撲光子芯片》為題在線(xiàn)發(fā)表于《自然·材料》。 王劍威介紹，因其獨特物理特性，拓撲絕緣體長(cháng)期以來(lái)備受關(guān)注。通過(guò)構建可控的人工拓撲量子體系，科學(xué)家們希望能夠模擬拓撲材料物性，觀(guān)察新奇拓撲物理現象，并研制新型拓撲量子器件。常見(jiàn)人工拓撲量子體系包括光學(xué)、冷原子、離子與超導等，其可控能力主要體現在所有原子全局可調控、單個(gè)原子獨立可調控兩方面，而后者對實(shí)驗提出了巨大挑戰。 北京大學(xué)團隊與合作者通過(guò)結合大規模硅基集成光學(xué)與拓撲光學(xué)，成功研制出一種完全可編程的拓撲光子芯片。這款芯片基于可重構的集成光學(xué)微環(huán)陣列，在僅11mm×7mm的面積內集成了2712個(gè)元件，首次成功實(shí)現了完全可編程的光學(xué)人造原子晶格。同時(shí)，研究人員在單一芯片平臺上實(shí)現了包括動(dòng)態(tài)拓撲相變、多晶格拓撲絕緣體、統計相關(guān)拓撲魯棒性以及安德森拓撲絕緣體等多種拓撲現象的實(shí)驗驗證。 論文審稿的三名國際匿名評審人對本項工作給予高度評價(jià)，并指出：“這項工作證明了集成拓撲光子芯片的全能性，是本領(lǐng)域一項重大技術(shù)突破。該拓撲光子芯片代表了本領(lǐng)域最前沿的研究成果，也是迄今為止最為全面全能的可編程拓撲光子器件�！� “多功能且快速可編程的拓撲光子芯片，充分展現了大規模集成光學(xué)技術(shù)與前沿拓撲材料物理研究的結合，為先進(jìn)光子芯片在前沿領(lǐng)域的應用提供了新范式�！毖芯繄F隊表示，通過(guò)發(fā)展大規模硅基集成光子技術(shù)與異質(zhì)異構集成技術(shù)，有望為拓撲物理材料的模擬提供更加有效的解決方案。團隊后期將重點(diǎn)研究可相互作用的光學(xué)拓撲量子芯片，進(jìn)一步拓展集成光學(xué)、量子光學(xué)與拓撲物理的前沿交叉。 |
