Интерферометрия на основе метаповерхностей для квантовых сенсоров

Оптические метаповерхности открывают новые возможности для точного управления волновым фронтом света в интегрированных квантовых технологиях. В данной работе мы демонстрируем гибридную интегрированную квантовую фотонную систему, способную запутывать и распутывать двухфотонные спиновые состояния на диэлектрической метаповерхности. Благодаря интерференции пар одиночных фотонов на наноструктурированной диэлектрической метаповерхности генерируется пространственно запутанное двухфотонное состояние NOON с круговой поляризацией, характеризующееся видимостью квантовой интерференции Хонга—У—Манделя (HOM) 86 ± 4%. Кроме того, мы демонстрируем неклассичность и чувствительность к фазе в интерферометре на основе метаповерхности; видимость интерференционных полос в совпадениях составляет 86,8 ± 1,1%. Такая высокая видимость подтверждает наличие индуцированной метаповерхностью пространственной запутанности внутри интерферометра. Полученные результаты открывают перспективный путь к разработке гибридных интегрированных квантовых технологий, функционирующих в многомерном пространстве мод, для различных применений, включая визуализацию, сенсорику и вычисления.