中国研究团队首次实现完全可编程的拓扑光子芯片

主要观点总结

北京大学王剑威研究员等课题组与中国科学院微电子研究所杨妍研究员合作，首次实现了可编程的拓扑光子芯片。该芯片结合了大规模硅基集成光学与拓扑光学，具有强可重构与可编程性，为研究拓扑材料科学提供了一种全新途径。研究成果发表在《自然・材料》期刊上。

关键观点总结

关键观点1: 研究团队成功研制出可编程的拓扑光子芯片

该芯片将大规模硅基集成光芯片与拓扑光学紧密结合，实现了可编程的光学弗洛凯人造原子晶格。

关键观点2: 拓扑光子芯片具有强可重构与可编程性

该芯片可以在单一芯片上实现动态拓扑相变、多晶格拓扑绝缘体等一系列实验研究，拓宽了拓扑光子学的边界。

关键观点3: 该芯片集成了大量元件

芯片仅11mm×7mm的面积集成了包括高品质因子微环阵列在内的共计高达数千个元件。

关键观点4: 审稿专家对该工作给予高度评价

论文审稿的三名国际匿名评审人指出，这是本领域一项重大技术突破，代表了最前沿的研究成果。

关键观点5: 研究团队表示未来展望

研究团队表示将重点研究可相互作用的光学拓扑量子芯片，并拓展集成光学、量子光学与拓扑物理的前沿交叉。发展大规模硅基集成光子技术与异质异构集成技术，为拓扑物理材料的模拟提供更加有效的解决方案。

文章预览

近日，北京大学王剑威研究员、胡小永教授、龚旗煌教授课题组与中国科学院微电子研究所杨妍研究员等合作者，将大规模硅基集成光芯片与拓扑光学紧密结合，首次实现了一种完全可编程的拓扑光子芯片。 据介绍，研究人员通过在硅芯片上大规模集成可重构的光学微环腔阵列，首次实现了一种任意可编程的光学弗洛凯人造原子晶格，可独立且精确调控每个人工原子及原子-原子间耦合（包括其随机但可控的无序），进而在单一芯片上实现了包括动态拓扑相变、多晶格拓扑绝缘体、统计相关拓扑鲁棒性、以及安德森拓扑绝缘体等一系列实验研究。 该工作拓宽了拓扑光子学边界，使其首次具备了强可重构与可编程性，为研究拓扑材料科学、发展拓扑光子技术提供了一种全新途径。 相关研究成果于2024 年 5 月 22 日以“可编程拓扑光子芯片”（A programmab ………………………………