基于超验构变的集成超模光子学
量子物理
2026-04-22 v1
摘要
我们报告了一种系统性的方法，用于获取等距有效索引分布的超模并精确激发任意目标超模。通过设计波导阵列实现的多阱光学势，所支持的超模实现最大间距和等距分布。更重要的是，我们发展了一种二阶离散超验构变(DSUSY)方法，使其能够同时激发和检测两个超模，并可通过简单级联扩展到任意数量的超模。这些发现克服了集成超模光子学长期以来的瓶颈，为将超模作为一种新自由度来编码、传输和处理信息提供了内在可扩展的途径。我们通过实现两个和四超模复用系统，实验演示了该方法的可行性和普适性。得益于超模之间较大的有效索引间距以及DSUSY构变的等谱性质，制造的器件在100 nm波长范围(1500-1600 nm)内的所有模式通道显示出低插入损耗(< 2.48 dB at 1550 nm)和低于-18 dB的模间串扰(< -18 dB at 1550 nm)。在四通道系统上进行的高速数据传输实验实现了1.024 Tb/s的总吞吐量，同时保持相当低的误码率，凸显了超模光子学在高容量芯片光通信中的潜力。本工作为集成超模光子学奠定了基础，该技术将超模用作操作光的新自由度，为但不限于芯片光通信、智能光计算和量子信息技术等超模基应用开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2604.18996,
title = {Insights into decohered critical states using an exact solution to matchgate circuits with Pauli noise},
author = {Andrew Pocklington and Aashish A. Clerk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.18996},
year = {2026}
}