量子光學與雷射物理
＃具有拓樸特性的奈米雷射 ＃光子晶體系統中以製程方式改變拓樸的光子通道
拓樸光量子位元
一、願景與優勢
實現量子科技與量子計算的關鍵在於製作與操控量子位元，然而量子位元相當脆弱，容易受到各種雜訊干擾而失去量子特性，因此須要隔絕外界對硬體的影響，這使得多數電子量子位元需要很好的低溫設備，而以光子所構成量子位元是惟一可在室溫下維持量子特性的系統，大幅降低對硬體的要求。我們團隊引入拓樸的概念來設計光子系統，拓樸是數學與物理學的概念，具有拓樸特性的光子可以不受雜訊干擾，拓樸光量子位元可望成為實現量子科技的核心。
二、目標方向
我們團隊設計光子晶體與奈米金屬晶體，使其擁有拓樸特性的光子模態。拓樸光子模態可以抵抗雜訊干擾，可作為穩定的量子位元。使用光量子位元的挑戰在於如何操控量子位元。我們團隊研究以光子與半導體的交互作用、積體光子電路、金屬表面電漿等方式來操縱光量子位元。
三、研究內容與關鍵技術
我們團隊以拓樸為中心，研究光學系統使其具有拓樸特性。我們以介電材料與金屬形成的週期結構設計光子模態並研究形成拓樸光子的條件。我們發現光子的奈米結構與拓樸有很大的關聯，目前我們發展了描述這種光子系統的理論與計算方法。同時，我們研究光子的奈米結構可強化光與物質的物交互作用，進而實現操縱量子位元。
四、現有成果
我們團隊發展奈米尺度下光與量子材料的理論與計算方法，我們以這方法提出了世界上第一個具有拓樸特性的奈米雷射。在光子晶體系統，我們設計了以製程方式改變拓樸的光子通道。我們研究以最短脈衝旋光在二維材料上存取拓樸訊息。
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