中国科研团队研发出新型量子纠缠光源

中新网广州7月11日电 (许青青 朱嘉豪 李建平)据中山大学10日晚消息，中国该校物理学院王雪华、科研刘进教授团队主导提出了一种全新的团队腔诱导自发双光子辐射方案，实现与单光子辐射强度相当的出新自发双光子辐射，研发出保真度高达99.4%的型量按需触发式新型微纳量子纠缠光源。该研究成果9日在《自然》杂志(Nature)在线发表。纠缠

据团队介绍，光源在量子世界里，中国一对光子能像心灵感应的科研双胞胎——即使相隔万里，测量其中一个，团队另一个瞬间“回应”。出新这种神奇的型量量子纠缠，在量子计算、纠缠量子通信和量子精密测量等多个领域发挥着至关重要的光源作用。

“某些特殊材料，中国比如我们采用的‘人造原子’结构，有概率在同一时刻发射两个紧密关联的光子，这种现象被称为‘自发双光子辐射’。”论文第一作者、中山大学物理学院副教授刘顺发介绍，尽管在20世纪60年代，研究人员就已提出相关的理论预言，但由于原子总是倾向于一次只辐射一个光子，“双胞胎”光子的产生概率通常远远低于单光子产生概率，实验上几乎无法观测。

如今，半导体的材料生长与器件加工技术的突破，为自发双光子辐射的实验实现提供了关键支持。“我们设计了超高品质的光学微腔，并在微纳尺度上精细调控光子的产生过程。”刘顺发说，这种光学微腔为“双胞胎”光子的产生搭建了专属通道，在实验中将双光子的辐射效率从小于0.1%提升到了约50%，从而使制备可控触发的纠缠光子对源成为可能。

刘顺发表示，该研究基于纳米尺寸的固态“人造原子”结构，提出了一种腔诱导的自发双光子辐射方案，在国际上率先实现了与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射，突破了“光子辐射的二阶量子过程必然远弱于一阶过程”的传统认知，成功制备出保真度高达99.4%的按需触发式新型纠缠光子对源。他说，“这一指标意味着我们的纠缠光子‘心灵感应’的强度极高，也显示出这项技术在提升量子通信安全性、量子计算可靠性、量子计量精度等方面的巨大潜力。”(完)【编辑:陈海峰】

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