量子点单光子源与钽酸锂光子学技术的混合集成，用于芯片内光路传输

《Nature Communications》：Hybrid integration of quantum dot single-photon sources with lithium tantalate photonics for on-chip routing

　　

摘要

实现可扩展量子光子处理器的一种有前景的途径是同时整合确定性单光子源、低损耗光子电路以及快速重配置功能。绝缘体上的钽酸锂薄膜在900纳米波段具有出色的电光响应特性和低光学损耗，但由于缺乏高效的量子发射器，这一材料在实现完全集成的量子技术方面进展缓慢。在此，我们通过微转移印刷技术，实现了砷化铟量子点与低损耗、可重配置的钽酸锂薄膜波导（损耗为0.30±0.04分贝/厘米）的异质集成。通过将渐锥形的砷化镓波导与反向渐锥形的钽酸锂薄膜波导直接对接，我们实现了稳定且不受对准精度影响的波导间耦合。该混合芯片在低温环境下工作，能够以半波电压长度乘积约1.9伏特·厘米（在4开尔文温度下）来实现从量子点依次发射出的单光子的确定性路由，从而证明了钽酸锂薄膜电光系数的低温稳定性。这些结果展示了利用混合量子点-钽酸锂薄膜电路实现单光子高速片上路由的可能性，为开发可扩展的集成量子光子处理器提供了可行路径。