光量子器件及其应用

光量子信息系统包含光量子态产生,操控和测量等关键物理功能。发展新型光量子器件实现以上功能的芯片集成是光量子信息技术走向实际应用的关键。本实验室结合光子芯片和光纤光学发展与当代光网络兼容的光量子器件，通过器件和片上系统的创新推动量子通信，量子信息处理，量子感知和量子网络等光量子信息应用的发展。

代表性成果

- 利用硅光子集成芯片技术与光纤光学创新发展四波混频量子光源，实现了偏振纠缠、频率纠缠、能量-时间纠缠和超纠缠等多种复杂量子态的产生，形成光通信波段量子光源的完整解决方案并实现产品转化。

- 基于硅光子芯片和薄膜铌酸锂芯片发展片上集成量子态产生，操控和测量等关键功能的核心技术，发展出偏振纠缠贝尔态产生和调控芯片，重建式光子计数光谱仪芯片和时间片编码/路径编码转换芯片等功能芯片。

- 将光量子芯片技术应用于大规模量子网络研究：提出了结合波分复用和空分复用的大规模全连接量子密钥分发网络方案，实现了无可信节点辅助的40用户全连接网络，网络连接数达到780；提出并论证了基于四波混频量子光源泵浦管理的可重构量子网络方案，实现了实地光纤网络实验床部署；研制出基于时间片编码的量子隐形传态硅光量子芯片，实现了12.3公里光纤传送的芯片间量子隐形传态实验等。

- 在光量子感知技术方面取得创新成果：利用单光子探测突破传统光子技术光时域反射（OTDR）技术探测距离和空间分辨难以兼顾的物理瓶颈，实现了100公里范围内空间分辨达到10厘米的光子计数OTDR系统；利用光子计数光谱仪芯片实现了3维空间+1维光谱的4维空间成像系统等。

目前科研工作重点

- 光量子芯片和片上光量子系统

- 大规模量子网络关键技术和系统应用

- 光量子感知技术及其芯片集成

- 基于微纳尺度新材料和新结构的新型光量子器件