人工合成维度近年来在光子学领域引发了关注。利用人工合成维度的概念研究一系列涉及局域相互作用的哈密顿量是较为困难的。如何在光子的人工合成空间实现有具有相互作用的哈密顿量是一个重要的开放性理论问题。

(a)由两部分单模波导A和B构成的光学腔。(b)受到动态调制的光学腔在频率维度构建了一个人工合成的晶格。(c)玻色–哈伯德模型的演示，归一化双光子关联分布P_(m,n)。

我们考虑由两部分波导组成的动态调制光学腔构建的人工合成频率空间。这两部分波导具有同样的χ(3)非线性极化率和符号相异的群速度色散（GVD）。这种设计提供了在人工合成频率维度上具有局域光子-光子相互作用的有效哈密顿量。作为演示，我们利用数值计算实现了玻色-哈伯德模型，并研究了人工合成频率空间中的光子阻塞效应。这项工作在实现人工合成频率空间局域相互作用哈密顿量方面迈出了重要的一步，极大地拓宽了光子学合成空间可以研究的物理现象的范畴，在量子光通信和量子计算领域有潜在的应用价值。

该成果于2020年8月27日以题为“Creating locally interacting Hamiltonians in the synthetic frequency dimension for photons”发表于Photonics Research。

论文链接：https://doi.org/10.1364/PRJ.396731