記者21日從(cong) 中國科學技術大學了解到，該校郭光燦院士團隊鄒長鈴研究組，提出了在單個(ge) 光學模式中利用極弱的光學非線性實現光子阻塞的新原理和新方案，並分析了其在集成光學芯片上實現的實驗可行性。相關(guan) 成果日前發表在國際期刊《物理評論快報》上。

　　單光子之間的非線性相互作用是在室溫下實現可擴展光量子信息處理的核心資源。然而，受限於(yu) 材料的非線性極化率和光學損耗，在非線性光學係統中直接觀測到單光子級的光子相互作用極為(wei) 困難，因此傳(chuan) 統的單光子產(chan) 生方法主要依賴於(yu) 概率性的參量下轉換並需要較高的泵浦光功率。

　　最近，國際上集成非線性光子學的實驗研究取得了突飛猛進的發展，以铌酸鋰、磷化銦镓等材料為(wei) 代表的平台已經將光學模式的單光子非簡諧度提升到了1%量級，提供了一種在室溫下實現弱光量子效應的新途徑。例如，通過多個(ge) 微腔耦合構建多模量子幹涉，或者以脈衝(chong) 激光驅動單個(ge) 微腔，可以實現單光子的阻塞效應，從(cong) 而利用集成光子器件從(cong) 相幹激光中過濾出單個(ge) 光子。但是，這些研究方案所需結構複雜，基於(yu) 現有實驗條件很難實現。此外，單模腔中動力學阻塞的效果較差且物理機製尚不清楚。

　　針對以上難題，在前期研究工作的基礎上，研究組引入光子的頻率自由度，提出在單個(ge) 光學模式中利用兩(liang) 束連續激光控製其動力學演化。通過利用非線性腔對不同頻率驅動的非均勻相應，在特定時間精準調控不同光子數態的布居數分布，高保真度地產(chan) 生亞(ya) 泊鬆量子統計光場。基於(yu) 已報道的集成铌酸鋰芯片的實驗參數，研究者證明了該方案的實驗可行性。

　　審稿人一致認為(wei) ，該研究引入了全新的物理機製，揭示了動力學光子阻塞的物理本質，在已報道的相關(guan) 研究中，是最簡單的且消耗了最少的資源。（吳長鋒）