2024年3月，一年级博士研究生马新月与导师闫从华教授等人在期刊《New Journal of Physics》（中科院二区）上发表了题为“Perfect chirality constructed by position-dependent backscattering in a whispering gallery mode microresonator”的研究论文。该论文以四川师范大学为第一单位，一年级博士研究生马新月为第一作者，闫从华教授为通讯作者，中国科学技术大学教师李明、张延磊、徐新标，以及学院教师唐磊为共同作者。

在微纳结构中对光子传输进行精确操控是量子信息处理的核心目标之一，而光子器件之间的反射会对光子器件的工作产生有害影响。近年来，手性量子光学为光子单向传输提供了全新的方案。然而，手性光子-原子相互作用依赖于局域电场的分布和原子跃迁偶极矩的极化方向。目前，有两种方案可以构建完美手性，一是优化局域电场分布，如设计光子晶体波导和谐振腔；一是进行原子极化跃迁调控。

在此项工作中，他们在回音壁模式微腔（WGMR）中引入一个纳米尖端来构建完美手性，如图1(f)所示。通过适当调整放置在WGMR倏逝场上的纳米尖端，可以改变非理想手性相互作用下单光子不同路径中反射光子的振幅。研究表明，原子-WGMR-纳米尖端结构可以看作是一个复合手性原子，同时实现无反射的光子单向传播、入射和透射光子之间相位变化π、和入射光子的非互易传输，图2所示。且对频率失谐和耗散具有鲁棒性，如图3所示。该工作可为单向光子器件设计和节点间量子态的单向传输调控提供理论依据。

图1：非理想光子-原子手性相互作用下单光子的传输特性

图2：由纳米尖端与回音壁耦合构建的非互易传输。

图3：耗散情况下的完美手性构建。

https://doi.org/10.1088/1367-2630/ad2d41

【编辑：物电学院】