集成量子光子學提供了一個有希望的途徑，以擴大量子光學實驗的小型化和穩(wěn)定化復雜的實驗室設置。量子集成光子學的核心元素是量子發(fā)射器、存儲器、探測器和可重構光子電路。特別地，集成探測器不僅提供光學讀出，而且當與可重構電路連接時，允許反饋和自適應控制，這對于確定性量子隱形傳態(tài)、神經(jīng)網(wǎng)絡訓練和復雜電路的穩(wěn)定至關重要。然而，熱可重構光子學產(chǎn)生的熱量與熱敏超導單光子探測器不兼容，因此它們的片上協(xié)同集成仍然很難實現(xiàn)。

　　瑞典皇家理工學院開發(fā)了一種用微觀機械運動而不是熱量來重新配置的光學開關，使該開關與熱敏感的單光子探測器兼容。研究人員展示了在同一芯片上與超導單光子探測器接口的集成光子電路的低功耗微機械重構，并展示了光子量子技術的三個關鍵功能：28db的經(jīng)典光和量子光的高消光路由，90db的高動態(tài)范圍單光子探測，以及12db功率變化下光激發(fā)的穩(wěn)定。該平臺實現(xiàn)了無熱負荷可重構線性光學和自適應控制，這對于大規(guī)模量子光子學應用中的量子態(tài)制備和量子邏輯至關重要。

　　該小組將進一步開發(fā)該技術，使其與典型的電子產(chǎn)品兼容，這將涉及降低實驗設置中使用的電壓，進而進入量產(chǎn)階段。

　　圖1 器件描述與表征

　　該研究成果于2021年3月3日發(fā)表在《Nature Communications》, 題目：“Reconfigurable photonics with on-chip single-photon detectors”。