国际物理学权威期刊《物理评论快报》以“Direct Observation of Dynamically Localized Quantum Optical States”[Phys. Rev. Lett. 129, 173602]为题发表了上海交通大学物理与天文学院金贤敏教授团队的研究成果：基于飞秒激光直写光子芯片，首次实现了对量子双光子态的动态局域现象的实验探测。

量子双光子态在量子通信与量子计算，特别是集成光子学中起着重要的作用。然而，在大规模复杂光子系统中，如何在芯片上灵活地传输量子态仍然是一个挑战。量子光学和微观物理的某些方面之间的等价性允许光子学中模拟与利用一系列微观物理现象，包括拓扑保护边界态、石墨烯边缘态和动态局域等。

电子波包的展宽受到与外部震荡势场同步的周期性抑制的现象被称为动态局域。在光子学中，人们可以利用正弦型弯曲的波导阵列来构建对应的人工势场，并借助光的演化来模拟和观察光学动态局域。研究团队借助飞秒激光直写技术，在光子芯片中加工了对应不同外部势场条件的正弦弯折波导阵列，将量子双光子态的产生和演化与人工势场相结合，实现了对复杂微观物理过程的直接观察。

研究团队在光子芯片上构建了两组不同周期的正弦弯曲波导阵列并与直波导阵列作对比。当波导阵列的几何结构满足动态局域条件时，量子双光子态在时间和空间上同时发生局域；当波导阵列的几何结构不满足局域条件时，双光子态的波包则随着演化距离的增加而逐渐扩散。此外，通过分析同一阵列中不同位置的演化结果，研究团队发现动态局域的发生仅与外部势场条件有关而与波导位置无关。

实验结果展示了一种对量子态的产生和传输均有效的保护机制。这种机制无需引入复杂的拓扑结构，从而允许在设计具有不同几何形状的光子线路时有更多的自由度，有助于进一步提高光子芯片集成度。

基于对飞秒激光直写技术的精准操控能力，光子芯片可以灵活地构建所需的人工势场，通过将量子态的非线性演化与人工势场结合起来，为观察复杂的微观物理过程提供了一个新的视角。

该工作同时被CLEO 2023会议以口头报告的形式接收。研究团队感谢上海市科委重大项目和国家自然科学基金重点项目的雪中送炭，感谢国家重点研发计划、上海市教委的大力支持。上海交通大学金贤敏教授、王长顺教授和悉尼科技大学Alexander S. Solntsev教授为论文共同通讯作者，上海交通大学集成量子信息技术研究中心博士生姜泽坤和已毕业博士生任若静为论文共同第一作者。