近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所李浩、尤立星团队在低温光量子芯片方面取得重要进展。面向集成光量子计算、量子互连等应用需求，研制出集成泵浦滤波与单光子探测功能的纠缠接收芯片，并完成低温光量子芯片间的纠缠分发应用演示，相关成果以“On-chip superconducting nanowire single-photon detectors integrated with pump rejection for entanglement characterization”为题发表于中国科学院一区学术期刊Photonics Research上。

低温光量子技术可用于低温信号高保真读出、跨平台量子系统互连等，在量子计算和经典高性能计算融合发展的趋势下愈发关键。超导纳米线单光子探测器（SNSPD）凭借近理想探测效率、纳秒级响应速度及极低暗计数率，已成为构建光量子技术体系的关键组件。实现SNSPD异质集成的光量子芯片，可大幅降低芯片间光子耦合损耗，在提升系统集成度的同时显著增强量子操作保真度与可扩展性。微环谐振器等片上量子光源通常需要使用毫瓦级泵浦光激发，导致单光子信号易受泵浦噪声淹没。因此，协同实现高抑制比泵浦滤波和单光子探测是进一步解锁低温光量子芯片集成度和应用的重要突破口。本工作中，研究团队提出了硅基无源泵浦滤波器与SNSPD的单片异质集成方案（如图2）。该方案采用交错布拉格光栅结构作为无源泵浦滤波器，兼容低温工作环境的同时对SNSPD制备过程中引入的额外工艺步骤容忍度大，适合进行级联以获得高抑制比。实验测得片上SNSPD在1550 nm波段实现饱和探测，系统探测效率达到20.1 %（片上量子效率约90%），低温片上泵浦滤波抑制比超过56 dB，展现了该异质集成芯片的优异性能（图3）。

为了验证该芯片的能量-时间纠缠接收功能，研究团队将微环中自发四波混频产生的能量-时间纠缠光子对经过波分复用器后分别发送至两颗集成泵浦滤波器和SNSPD的芯片上，在两组非正交测量基下测得Franson双光子干涉原始可见度分别达到92.85% ± 5.95%与91.91% ± 7.34%（如图4），违背了贝尔不等式，完成低温光量子芯片间的纠缠分发演示应用，展现了其在未来量子纠缠分发网络中的应用潜力。