17“飞秒激光直写光量子集成芯片基础研究”重大项目指南_218doc_第1页
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文档简介

1、附件17“飞秒激光直写光量子集成芯片基础研究”重大项目指南量子信息技术的发展，经历了早期的理论与基本原理验证，以及随后简单量子比特操作的实验演示，正在由物理实现迈向原型器件制备的新阶段。量子信息系统的固态器件化、小型化和芯片集成可能是量子信息技术走向广泛应用的必由途径。在当前各种微纳制备技术中，飞秒激光直写技术由于其内禀的高精度三维加工能力受到广泛重视，量子随机行走、玻色子采样和量子模拟等大量重要的光量子信息操作原理验证器件都是利用飞秒激光直写技术制备的。但面向具有实用前景的光量子集成芯片的要求，飞秒激光直写技术制备的器件本身还面临损耗、精度和三维拓扑等关键科学与技术问题的挑战。、科学目标光量

2、子集成芯片需要对光子比特执行高精度操作，对飞秒激光直写技术提出了前所未有的新挑战，只有从超快激光与物质相互作用规律的深刻认识和新原理调控入手，才可能解决激光直写技术制备器件的损耗、精度和三维拓扑等关键问题；而量子光学系统从自由空间走向芯片，在完全不同的空间尺度和介质环境下完成多种量子信息操作，也面临着从器件光学功能实现到集成技术原理的前沿探索。针对以上问题，本项目聚焦飞秒光场与材料动态相互作用的靶向调控，和芯片内光量子态输运操控问题开展研究，由此实现高可见度的光子干涉、高效的光子与腔模耦合以及高保真度的量子操作等集成光量子器件的关键性能，为基于飞秒激光直写的光量子芯片集成解决共性关键问题。二、

3、研究内容（一）功能化量子芯片构架设计与应用。面向应用于量子计算、量子通信、量子测量的共性关键器件需求，研究量子光学系统由光学平台走向集成芯片面临的新原理、新功能、架构设计与不同功能器件的工艺兼容问题，为激光微纳加工技术用于量子芯片制备与集成提供目标牵引，演示3-5量子比特的量子信息处理芯片。（二）极低损耗光子传输与量子密钥分发器。澄清直写波导中的散射损耗、吸收损耗、界面损耗等纳微观损耗机制；利用微纳腔等机制实现高曲率下的低损耗光传输；利用空间光调制、光束空间整形和光场时域裁剪等技术，实现极低吸收和损耗。以此为基础，实现高质量量子密钥分发器件。（三）超高精度激光直写与量子门操作。利用光子自旋与轨

4、道角动量耦合等量子机制调控光与物质相互作用，实现焦斑内光强、自旋、相位等参数多维度分布裁剪;研究激光直写器件尺度、造型精度、空间布位精度、激光改性区域折射率及其均匀性的纳米调控新技术，以此为基础，实现高保真度多比特量子门操作。2（四）真三维结构拓扑与玻色采样。研究光与物质相互作用非线性增强的新机制，探索适于纳米加工与量子应用的功能材料体系；探索三维电极，空间局域化调控新技术，实现多路光学部件立体集成新原理、新工艺。以此为基础，实现多维对称光路及其三维调制，实现三维玻色采样。三、资助期限5年（2016年1月至2020年12月）四、资助直接费用1700万元五、申请注意事项（一）申请书的附注说明选择“飞秒激光直写光量子集成芯片基础研究”（以上选择不准确或未选择的项目申

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