非对称量子光学与量子信息技术：从手性到非互易（特邀）

Abstract

非对称量子光学研究光与物质量子相互作用中手性与非互易性及其应用，能提供对称量子光学体系没有的独特量子信息调控技术。作为其核心组成部分，手性量子光学最初源于自旋-动量锁定机制，即光的传播方向与偏振态之间的耦合。随着研究不断深入，该领域已发展出多种体现传播方向相关性的相互作用机制，包括极化-动量锁定、定向量子压缩、库工程及高维轨道角动量诱导的手性相互作用等。这些机制从不同自由度揭示了方向选择性与系统响应之间的深层耦合关系，推动了对手性与非互易物理本质的重新认识。在此基础上，本综述提出“广义手性量子光学”的分析框架，强调将自旋、传播方向与轨道角动量等自由度下的响应不对称性纳入统一范式。进一步探讨了手性机制与拓扑光子结构、非厄米系统的融合，展示了其在构建具有方向性、鲁棒性与非平衡调控能力的量子平台中的潜力。作为连接基础光学与量子信息技术的桥梁，非对称量子光学为单向光子传输、非互易量子网络与高灵敏度量子传感等方向提供了新思路，并正在向高维、集成化与可拓展化的体系演进。