銀納米線波導在量子光學中的應用（特邀）

吳赟琨，任希鋒

（1 中國科學技術大學中科院量子信息重點實驗室，合肥 230026）

（2 中國科學技術大學量子信息與量子物理協同創新中心，合肥 230026）

0 引言

表面等離激元（Surface Plasmon Polariton，SPP）是金屬與介質界面上自由電子集體震蕩所產生的電磁場［1］，具有能夠突破光學衍射極限，將能量限制在亞波長尺寸區域的特點。這一獨特性質由TAKAHARA J等于1997 年發現［2］，提供了一種精密操控光場、發展超緊密集成光學回路等應用的新途徑。二十年多年來，表面等離激元得到了廣泛研究和高速發展，在納米光子激光器和放大器［3-4］、納米光學天線［5］、生物化學傳感［6］、超緊湊的集成光學回路［7］、突破衍射極限的光刻［8］等經典光學技術中都已得到了廣泛應用。與此同時，光學領域另一革命性的突破——量子光學自誕生以來蓬勃發展，也激勵著科研人員對表面等離激元進行量子層面的探索和研究。20 世紀50 年代已經發展出對金屬中SPP 進行量子化的理論描述方法［9-12］，該描述將SPP 作為一種“準粒子”來看待，其很多量子性質也在后續工作中得到了研究和證明［13-14］，這使得人們對構建在量子水平上運行的表面等離激元納米裝置越發感到興奮，并由此發展出將表面等離激元和量子光學相結合的新興研究方向——量子表面等離激元［15-16］。特別是近年來微納加工技術的提高，多種實驗測量手段和強大電磁模擬方法的出現，更為該領域的發展提供了條件。

多種納米結構都可以有效地傳輸局域量子表面等離激元，如納米顆……