2024年8月2日，澳门梅高美登录_澳门美高梅网址精密光谱科学与技术国家重点实验室吴健教授科研团队成果在国际顶级期刊《自然光子学》（Nature Photonics）杂志在线刊发。该团队首次在室温激子极化激元体系中实现了时域“与”“或”“非”逻辑门功能，为大规模超高速逻辑运算器件的发展奠定了关键基础。
微腔激子极化激元作为一种半光半物质的玻色准粒子，能够在高温甚至室温下实现玻色爱因斯坦凝聚。由于光子之间相互作用较弱，基于光子的开关、逻辑门等器件功能一直面临着调控效果欠缺的缺陷。而激子极化激元体系恰恰弥补了这一不足。该体系既具有光子成分超快响应的特性，又由于激子成分的存在使得粒子间相互作用强，因而呈现出较高非线性，能够实现高效调控。这种独特的物理性质和微腔系统便于集成的特点使得激子极化激元体系成为实现光电器件功能的优异候选者。以往的激子极化激元逻辑门都是通过控制信号在空间上分离的晶体管间实现级联传递，从而得到与、或门功能，需要高质量的平板微腔和复杂的多光束操控完成。然而，实现逻辑运算的另一个关键基础元素——非门，一直未能在实验上实现。
澳门梅高美登录_澳门美高梅网址吴健教授研究团队，将先进的超快光学技术手段拓展到微腔激子极化激元体系的研究中，前期自主发展了飞秒角分辨微区光谱成像创新技术，突破了激子极化激元室温超快动力学的观测时间瓶颈，成功揭示了极化激元凝聚体在室温条件下的超快建立、弛豫、参量散射、玻色级联等动力学特性，引领了室温极化激元超快动力学的研究前沿。在这些前期积累的基础之上，该团队创造性的提出通过对空间上局域的凝聚体宏观量子态进行超快调控，通过前后时间的关联建立晶体管级联，从而实现了时域操控的“与”“或”“非”全副逻辑门功能，开拓了时间域超快调控新维度。时间域调控的引入极大扩充了潜在信息处理容量，且超快调控提高了信息处理速率，从而为大规模逻辑网络的构建开辟了全新道路。
该工作的共同第一作者为澳门梅高美登录_澳门美高梅网址李辉研究员、已毕业博士陈飞和在读博士贾浩远，李辉研究员和吴健教授为共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重大研究计划集成项目、上海市基础研究特区计划、上海市“科技创新行动计划”基础研究领域项目等的大力支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-024-01483-2
来源｜科技处、精密光谱科学与技术国家重点实验室 编辑｜沈韵婷 编审｜郭文君
