【时  间】2023年11月14日（周二） 上午 10:30

【地  点】量子院320报告厅

【主  持】袁之良（光量子通信与器件团队负责人）

【题  目】基于半导体微纳技术的高性能量子器件研究

【摘  要】量子信息是物理与信息交叉研究的前沿，也是量子技术走向应用的最新领域，在信息安全、量子计算和传感技术等领域具有广泛影响[1]。分子束外延（MBE）是最精准的固态量子结构制备技术，已在高端半导体器件如量子级联激光器[2],基础物理研究如分数量子霍尔效应、巨磁电阻、反常量子霍尔效应[3]等领域起到基础性推动作用。量子信息潜力巨大，但高品质的材料与器件作为其发展的前提，日益成为瓶颈。MBE技术的引入将持续提升量子材料与器件性能，从而对量子信息的发展起到重要的促进作用。

本报告将主要汇报我们通过MBE技术进行关键量子器件的研究，包括高性能确定性半导体量子点量子光源和超导量子处理器芯片材料。在确定性量子光源方面，我们通过优化外延工艺和器件设计，实现了综合性能最优的量子点单光子源和纠缠光子源[4]，并将其用于多种光量子信息应用方案[5]。在超导量子计算方面，我们通过创新材料生长和器件加工技术，提高超导量子比特性能和集成度，制备了祖冲之号系列超导量子处理器，推动了超导量子计算的发展[6]。此外，还将向大家汇报我们近期在超高反射率（>99.999%）薄膜研究上的进展。

参考文献：

[1] https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/summary/.

[2] J. Faist, et al, Science 264, 553–556 (1994).

[3] D. C. Tsui, et al, Phys. Rev. Lett. 48, 1559 (1982); M. N. Baibich, et al, Phys. Rev. Lett. 61, 2472(1988); C.Z. Chang, et al, Science 340, 167 (2013).

[4] H Wang, et al, Phys. Rev. Lett. 122, 113602 (2019); Nat. Photon, 13, 770-775 (2019); R.-Z. Liu, et al, Science Bulletin, 68, 807-812 (2023).

[5] J.-P. Li, et al, Phys. Rev. Lett. 126, 140501 (2021); X. You, et al, Advanced Photonics, 4(6), 066003 (2022).

[6] Y.-L. Wu, et al. Phys. Rev. Lett. 127, 180501(2021); M. Gong, et al, Science 372, 948-952 (2021); S. Cao, et al, Nature 619, 738-742 (2023).

【报告人简介】霍永恒，中国科学技术大学教授，博士生导师。2006年于天津大学获学士学位，2011年于中国科学院半导体所获博士学位，此后在德国和奥地利从事科研工作，2016年回国到中国科大工作。长期从事基于分子束外延与微纳加工技术的量子材料与器件研究，并致力于推动其在量子信息领域的应用。近期主要工作包括实现了综合性能最优的量子点单光子源和纠缠光子源，研制了用于“祖冲之号”系列超导量子处理器的芯片材料，以及超高反射率（5N+）薄膜等，为相关量子信息技术的发展提供了支持。在Nature, Science, Nat. Phys., Nat. Photon, PRL等发表论文40余篇，承担国家和省市项目多项。