四川大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在量子納米光子學(xué)領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展

近日，四川大學(xué)物理學(xué)院李志強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)與合作者在《Science Advances》期刊上發(fā)表題為“Gradient polaritonic surface with space-variant switchable light-matter interactions in 2D moiré superlattices”的研究論文。該研究首次發(fā)現(xiàn)了通過漸變二維體系對納米光進(jìn)行開關(guān)與調(diào)控的新機(jī)制，為新型納米光子技術(shù)的發(fā)展提供了重要科學(xué)支撐，并為下一代超小型多功能光子芯片的研發(fā)開辟了全新途徑。四川大學(xué)是該論文的第一完成單位。

量子科技是當(dāng)今世界的重要戰(zhàn)略科技方向，而光子技術(shù)則是這一領(lǐng)域的核心驅(qū)動力之一。如果我們將光子作為信息的載體，把它們集成在一個(gè)小小的芯片上并進(jìn)行納米尺度的精準(zhǔn)操控，信息處理能力就能夠在速度和功能上迎來質(zhì)的飛躍。這種光子芯片堪稱一個(gè)“超級光子大腦”，與現(xiàn)有的信息處理技術(shù)相比，其性能突破將如同智能手機(jī)之于二十年前的翻蓋手機(jī)，產(chǎn)生跨越式發(fā)展，將在醫(yī)學(xué)制藥、先進(jìn)制造、人工智能、量子計(jì)算等領(lǐng)域催生革命性創(chuàng)新，也將深刻改變?nèi)祟惿�活的方方面面。然而，如何在納米尺度對光進(jìn)行低損耗的精確控制，一直是科學(xué)界極具挑戰(zhàn)的難題。

在本論文中，研究人員首次在二維材料中發(fā)現(xiàn)了一種空間漸變的多功能光子平臺，這是一種具有空間不均勻光學(xué)響應(yīng)的超薄介質(zhì)，通過二維材料中光子與物質(zhì)耦合產(chǎn)生的準(zhǔn)粒子（即極化激元），能夠把光壓縮至納米尺度從而進(jìn)行精確調(diào)控。相比傳統(tǒng)調(diào)控技術(shù)，這種新型光子平臺具有損耗低、尺寸小和光壓縮能力強(qiáng)等巨大優(yōu)勢，而且能夠?qū)崿F(xiàn)許多前所未有的尖端納米光子學(xué)功能，例如原子厚度薄層中的變換光學(xué)、波前工程等，為下一代光子芯片的研發(fā)及廣泛應(yīng)用提供了全新視角和方法。

圖1.通過莫爾疇壁應(yīng)變方向?qū)崿F(xiàn)納米光的開關(guān)操作與連續(xù)調(diào)控