Un equipo de investigación dirigido por el académico Guo Guangcan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) de la Academia de Ciencias de China (CAS), colaborando con investigadores de la Universidad Sun Yat-sen y la Universidad de Zhejiang, se dio cuenta de la interferencia cuántica de dos fotones en la estructura de los aislantes topológicos dependientes del valle basado en el efecto Hall del valle.

El estudio fue publicado en Cartas de revisión física el 11 de junio, 2021.

La fotónica topológica tiene una perspectiva de aplicación práctica en la investigación de chips fotónicos debido a su robusta prosperidad en el transporte de energía. La clave para la transición de fase topológica es generar una brecha de energía en ciertos puntos degenerados rompiendo la simetría de inversión de tiempo (TRS) o la simetría de inversión.

Al romper la simetría de inversión espacial del sistema, los estados del borde helicoidal dependientes del valle viajan en ciertas direcciones, que se conoce como efecto Valley-Hall. Los cristales fotónicos de celosía hexagonal (PC) con subredes desiguales pueden realizar los aislantes topológicos dependientes del valle. Se pueden realizar circuitos ópticos de flexión más compactos y afilados, lo que contribuye a la integración de dispositivos y energía robusta.

En años recientes, La transferencia robusta de estados cuánticos en topología ha sido un tema de investigación candente. Todavía, como el núcleo de la información cuántica fotónica, Queda por verificar la interferencia cuántica en el chip de PC protegido topológicamente.

Los investigadores diseñaron y fabricaron divisores de haz en forma de arpón (HSBS) en cristales fotónicos de silicio. La orientación del vórtice de fase electromagnética dentro de las PC con estructura de celosía hexagonal depende de la estructura de celosía con diferentes números de Chern topológicos y su posición de banda, para formar así dos bordes topológicos de diferentes estructuras.

Basado en interfaces de flexión de 120 grados, se dieron cuenta de la interferencia de Hong-Ou-Mandel (HOM) en el chip en un HSBS con una alta visibilidad del 95,6%. Es más, La generación de un estado de entrelazado de caminos en circuitos cuánticos dependientes de valles se demuestra mediante la conexión en cascada de dos HSBS.

El estudio proporciona un método novedoso para la fotónica topológica, especialmente aislantes topológicos, para ser aplicado en el procesamiento de información cuántica más complejo. Los revisores estuvieron de acuerdo en que la investigación es interesante e importante, y elogió mucho que "Este es un trabajo interesante e importante. Encuentro los resultados interesantes, en particular, la implementación del efecto Hong-Ou-Mande en este dispositivo, lo que puede tener implicaciones en el procesamiento de información cuántica en chip de alta fidelidad ".