量子纳米光子学是一个非常活跃的研究领域，其新兴的应用范围包括量子计算、量子成像和量子通信等。该学科促使科学家和工程师开发出了可集成到纳米级光子电路中的纠缠光子源。纳米级器件的实际应用需要高光子对生成率、室温操作和以定向方式在电信波长上发射的纠缠光子。

创建纠缠光子的最常见方法是通过被称为自发参量下变频(SPDC)的过程，该过程涉及将单个光子分成为两个较低频率的纠缠光子，分别被称为信号光子和闲置光子。SPDC的传统方法依赖于长达几厘米的笨重设备，这不是集成光子电路的最佳选择。相反，在纳米尺度上，SPDC工艺的效率受到谐振器体积小的阻碍，并且发射光子的方向性难以控制。

介电超表面提供了一条有前途的方法来增强和定制SDPC光子发射。然而，迄今为止超表面使用了相对较低的品质因数Mie共振，并具有相应的宽发射光谱，这限制了光子的光谱亮度。新的研究表明，连续介质(BIC)共振中的扩展束缚态使得利用超表面中具有非常高品质因子的模式成为可能。这反过来意味着谐振器内的光子对生成增加了许多数量级，并且光子的波光将具有非常窄的带宽。这导致了非常高的光谱亮度，这有利于量子网络应用。

正如《高级光子学》中报道的那样，最近来自澳大利亚国立大学、米兰理工大学和俄罗斯圣光机大学的国际研究团队证明了非线性超表面中非简并光子对的增强生成。在一系列综合模拟中，他们对SPDC中的信号光子和闲置光子单独使用了波长略有不同的连续介质，这使他们能够将纠缠光子的亮度比非图案化非线性材料薄膜的亮度提高了五个数量级。他们将这种增强主要归因于双曲横向相位匹配的新现象，这有助于在广泛的光子动量范围内有效地产生光子。

他们提出的方法不仅能够产生量子纠缠的光子对，而且通过简单地改变泵浦激光器的线性偏振，可以将光子的偏振纠缠从调谐完全到无。这是一种易于实现的控制纠缠的方法，因此可以满足预期应用的要求。他们所提出的平台在信号光子和闲置光子的波长以及所使用的连续介质方面也是高度可配置的，这为设计光子发射方向提供了可能性。

研究人员的工作得到了澳大利亚研究委员会和欧盟委员会“地平线2020”计划的支持，他们表示，这项技术的进步是朝着用于日常的小型化量子设备迈出的重要一步。（编译:Qtech）