可切换双偏振贝尔态的超表面集成光源及其在量子技术中的应用

来自非线性光学与量子光子学领域的研究人员通过设计一种基于LiNbO3薄膜和SiO2纳米光栅的超表面，实现了无需多路复用的偏振贝尔态增强生成。该研究首次实现了通过泵浦波长切换高保真度产生两种贝尔态，为微型化量子光子系统的开发提供了关键技术突破。

　　

偏振贝尔态（Polarization Bell States）作为量子技术的核心资源，传统上依赖非线性晶体中的自发参量下转换（Spontaneous Parametric Down-Conversion, SPDC）过程。近期研究虽尝试使用超薄非线性超表面，但仍需通过多路复用两个SPDC过程来叠加正交偏振态。本研究提出一种创新方案：在铌酸锂（LiNbO₃）薄膜上集成二维对称二氧化硅（SiO₂）纳米光栅构成超表面。该结构支持多个高Q值导模共振，无需多路复用即可增强贝尔态生成。更引人注目的是，仅通过切换泵浦波长即可实现两种不同贝尔态的高保真度可切换生成——这是传统晶体源无法实现的功能。该研究为开发超薄多功能纠缠光子源提供了新路径，对微型化、可扩展量子光子系统的发展具有重要意义。作者声明无利益冲突。