【光學前沿】局域激子極化子中的全光時序邏輯門：華東師范大學團隊取得突破

     在光學信息科學和技術的前沿，華東師范大學精密光譜科學與技術國家重點實驗室的李輝、陳飛和賈浩遠等研究人員取得了一項重大突破。他們成功在室溫下，利用局域激子極化子實現了全光時序邏輯門，包括時間AND、OR和NOT門。這項成果不僅展示了在強耦合光物質系統中構建極化邏輯網絡的巨大潛力，也為實現極化集成電路開辟了新的前景。

    一、研究背景

    激子極化子，作為光子和激子強耦合形成的準粒子激發，因其強非線性、超快反應時間和在室溫下形成宏觀量子態的能力，在光子電路領域展現出迷人的可能性。然而，先前基于激子極化子的器件功能實現大多依賴于微腔的精確制造和復雜的操作，這限制了其在實際應用中的廣泛推廣。

    二、研究內容與方法

    在這項研究中，研究人員采用了雙脈沖激發方案，通過精確控制極化子凝聚體和激子儲層動力學之間的相互作用，實現了在局域激子極化子中的全套邏輯門功能。這一方法不僅避免了對微腔制造的高要求，還實現了在室溫條件下的高效信息處理，無需空間流。

    三、關鍵發現

    1.極化子時間NOT門：通過精確調整兩個激發激光脈沖的強度和相對時間延遲，研究人員在亞皮秒到皮秒范圍內成功實現了時間AND、OR和NOT邏輯門。這一成果標志著在激子極化子系統中實現全套邏輯門的最后一個缺失部分得到了補充。

    2.非共振注入的極化時間AND門：當兩個輸入信號都低于冷凝閾值但總和超過閾值時，可以實現時間與門。這一發現為在沒有物理傳播的情況下實現信息的多通道處理任務提供了可能。

    3.基于放大的極化時間OR門：通過增加輸入信號電平來操作極化時間OR門，使得其中任何一個都高于冷凝閾值。這一方法展示了在極化子補充程度增加的情況下，準粒子系綜中增強的相互作用如何加速凝結的建立和衰變過程。

    四、研究意義

    這項研究的意義不僅在于實現了全光時序邏輯門，更在于其在超快開關、通用性和與其他維度控制的簡化兼容性方面展現出的優勢。時間極化邏輯門的實現，為強耦合光物質系統中構建極化邏輯網絡提供了新的思路，同時也為光子電路和量子信息處理領域的發展提供了新的動力。

    這項研究不僅展示了華東師范大學在光學前沿領域的深厚實力，也為全球光學研究領域帶來了新的啟示和方向。隨著這一成果的進一步發展和應用，我們有望在光子電路和量子信息處理領域迎來更多的創新和突破。