陕西
由中国科学技术大学李传锋教授领导的研究团队在量子光子学领域取得重大突破。该团队开发出一种创新的集成芯片光子模拟器，能够模拟具有规范势的任意范围耦合频率晶格。这一研究成果已发表在国际权威期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。
图片来源： 《物理评论快报》 (2024)。 DOI：10.1103/PhysRevLett.133.233805
在量子物理学领域，如何设计有效的模拟器以再现真实系统的动态特性，一直是推动该领域发展的关键。光子系统因其在偏振、频率等特性上具有灵活的控制能力，成为量子模拟的理想选择。然而，构建能够模拟复杂结构（如原子链或纳米管）的频率晶格一直面临巨大挑战，而这些结构对于研究低维材料具有重要意义。
为突破这一技术瓶颈，研究团队提出了创新性解决方案：利用高电光系数的薄膜铌酸锂芯片，在频率域中构建晶格结构。通过对芯片上的谐振器实施周期性调制，研究人员成功观察到了晶格的能带结构，实现了任意范围的耦合模拟。
该方法的一个重要突破在于成功实现了高达晶格常数8倍和9倍的耦合距离，同时将所需的调制频率降低了5个数量级。这是通过在一个共振峰内包含多个晶格点来实现的，有效避免了传统高频调制信号（通常在超高频范围）在芯片上施加和检测时的技术难题。
研究团队将调制频率从接近100 GHz显著降低至约10 MHz，大幅降低了系统设计和制造的复杂度，同时降低了对信号源及测量设备的要求。低频射频调制的应用不仅提高了选择晶格点和调控复合相互作用的灵活性，还使整个系统设计更加简化。
这项研究成果不仅显著降低了芯片内高频合成维度的技术门槛，还保持了传统实现方法的可扩展性，为拓展至更高维度模型奠定了基础。研究团队在薄膜铌酸锂光学芯片上成功实现了高维且复杂的频率合成维度。
国际同行评审专家对这一成果给予高度评价，认为该研究"为探索光子芯片上的合成维度开辟了新的方向"。这项突破性进展不仅推动了量子模拟技术的发展，还为探索更高维度的光子系统提供了新的可能。
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