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硅基集成量子光学芯片实验研究的任务书
任务书
一、研究背景
光子学作为一门新兴的交叉学科，正逐渐成为信息科学和通信技术领域中最为前沿的研究方向之一。量子光学作为光子学的一个分支，致力于研究光的量子性质，如光的粒子性、波粒二象性、量子纠缠等，以及光子与其它量子系统的相互作用和量子信息的处理与传输等问题。
而集成光子学作为一种新兴的技术与微电子集成电路技术相似，标志着光子学实验趋于大规模、自动化和可靠化。硅基集成量子光学芯片就是一种新型的集成平台，可以实现更复杂的量子光学功能和更严格的控制，有望在量子计算、量子通信、量子加密等领域中得到广泛应用。
二、研究任务
本次研究的任务是：
1.设计硅基集成量子光学芯片
在熟练掌握微纳加工技术的基础上，需要具备对硅基材料的认识与了解，以及对量子光学芯片实验设计与制作的经验。从单个量子光学器件的设计到整个芯片的设计中，需要慎重考虑器件的可制作性、量子效率等因素。
2.搭建实验平台
在芯片设计制作完成后，需要搭建实验平台进行性能测试和实验研究。平台需要具备高稳定性、高精度的测量仪器和诸如激光器、光纤等基本光学设备。
3.研究光量子效应
利用硅基集成量子光学芯片，需要开展量子效应的实验研究。其主要包括：
（1）单光子源
利用芯片中的量子点等纳米器件实现单光子源，通过精细设计和优化可以实现稳定的单光子发射。
（2）量子纠缠
利用芯片中的光器件、波导等结构，实现两个光子纠缠的产生与探测。
（3）量子计算与量子通信
利用芯片中的量子光学器件，实现量子比特之间的耦合和控制，为量子计算和量子通信提供更可靠的基础。
4.完成文章撰写
完成硅基集成量子光学芯片实验研究的文章撰写，其中需要包括芯片的设计制作、实验平台的搭建和性能测试、量子效应的研究探讨和思考。需要使用科学性强、文笔清晰的语言，为该领域的研究提供实质性的贡献。
三、研究计划
时间|任务计划
-|-
2021.9-2021.12|学习光子学和微纳加工技术，了解硅基集成量子光学芯片的基本原理和研究现状
2022.1-2022.3|设计硅基集成量子光学芯片结构，优化器件参数及集成方案，完成样片制作
2022.4-2022.6|搭建实验平台，建立光学系统和相关测量设备
2022.7-2022.9|对硅基集成量子光学芯片进行性能测试和参数优化，并进行相关实验
2022.10-2022.12|开展硅基集成量子光学芯片的量子效应实验研究，探究量子效应的实验现象
2023.1-2023.3|完成硅基集成量子光学芯片实验研究文章的初稿
2023.4-2023.6|对文章进行修改、完善和投稿
四、研究意义
硅基集成量子光学芯片作为一种新型的光学器件，具有很高的应用价值。通过本次研究所提出的硅基集成量子光学芯片设计和制作方法，将有望在控制量子态、实现单光子源、量子纠缠、量子计算和量子通信等领域中发挥重要作用。同时，本次研究结果对于深入研究集成量子光学器件以及发展和推广量子光学技术具有重要意义。