《Nature Photonics》报道我院无磁光学非互易研究新进展
发布人: 曾晓玲 发布时间: 2018-10-24 作者: 访问次数: 714

    近日,我院龚尚庆、钮月萍研究团队联合南京大学新加坡国立大学,在无磁非互易光学器件研究方面取得新进展。国际权威学术期刊《Nature Photonics》以研究论文形式在线发表了该项研究成果,论文题目为Thermal-motion-induced non-reciprocal quantum optical system。特别需要指出的是,该项成果的实验工作全部在我院“激光物理与量子调控”平台完成,标志着学院在物理学科实验平台建设方面成效显著。

    光在一般介质中具有双向传输的互易性,即向左传播和向右传播是可逆的。然而在光子集成系统中,对光的单向控制是经典和量子信息处理最基本的要求之一,因此以此为基础的光隔离器、环形器以及非互易移相器等一直是研究的重点。目前比较成熟的非互易器件一般都基于材料的磁光特性通过法拉第旋光效应实现,但是由于需要外加强磁场,限制了它在小型化和集成化系统中的应用。

    热运动无处不在。一切物质的原子分子都在永不停息地作无规则热运动,温度越高,热运动越剧烈。在量子器件的研究中,热运动往往扮演了破坏者的角色,因此通常需要各种冷却机制降低热运动带来的影响。不同于传统的做法研究人员反其道而行之,通过积极利用这一本需要抑制的热运动,成功实现了光学非互易效应。通过巧妙的设计,将一束控制光场作用在室温下的碱金属气体上,当信号光和该控制光场同向传输时,系统会处于一种特殊的量子状态,从而可以顺利通过;当信号光和控制光反向传输时,利用热运动破坏这种特殊的量子状态,从而阻止信号光通过。该方案具有可集成可推进至单光子水平以及实验要求简单等诸多优势


    该工作得到了Nature Photonics两位审稿人一致的高度评价:This is a quite interesting work and proposes a mechanism for achieving reciprocity quite different from all the recent works in this area. I believe the paper would be interesting for the readers of Nature Photonics.”“This is a novel idea and experiment and on the timely topic of non-reciprocal photon transport.”

    我院博士研究生张示城、胡依奇为论文共同第一作者,林功伟副教授、钮月萍教授和南京大学夏可宇教授为论文共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金委、科技部、上海市科委以及我校学科建设经费的大力支持。

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41566-018-0269-2