据《物理评论快报》(physical review express)网站近日报道，上海交通大学金贤敏团队研发出世界上首个具有轨道角动量(oam)的光波导光子芯片。这是首次在光学芯片中制备具有光子oam自由度的光波导，实现光子oam在波导中的高效高保真传输。最新研究被推荐为网站pg电子官方网站首页的亮点文章，有望在光通信和量子计算领域“大显身手”。
近年来，扭曲光因其“甜甜圈”强度结构、螺旋波前的相位结构以及oam的动态特性而被广泛应用于光学操纵、光镊等领域。与光的自旋角动量不同，oam具有无限的拓扑电荷和固有的正交性，可用于解决通信系统中的信道容量收缩问题。在量子信息等领域，光子oam可以用来分发高维量子态，构建高维量子计算机。
然而，oam的大规模应用需要传输、产生和操纵的一体化，并且先前的研究未能使oam存在于芯片内部。
在最新的研究中，金贤敏团队通过飞秒激光直写技术制备了首个具有“甜甜圈”波导截面的三维集成oam波导光子芯片。通过测量芯片出射的畸变光与参考光的干涉，投影芯片前后的状态，实验证明这种波导可以高效率、高保真地传输低阶oam模式，总传输效率达到60%。且波导将高阶模式转换成低阶模式。此外，该波导还可以高保真地传输三比特“量子比特”态，优于传统的两比特“量子比特”态，表明该波导具有传输和操纵高维量子态的潜力。
金贤敏希望芯片能首先用于高通量光通信领域；英国圣安德鲁斯大学光学操纵专家基尚·多·拉基亚(kishan do laakia)认为，新芯片有望为量子光学和成像开辟一个新世界。据报道，该团队已经在国家知识产权局申请了波导芯片的发明专利。(刘霞)
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