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潘建伟等实现世界最佳单光子源

时间:2019-11-19 14:41来源:美狮贵宾会
单光子源是光学量子信息技术的核心资源。近期,中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟与陆朝阳、霍永恒等人领衔,和多位国内及德国、丹麦学者合作,在国际上首次提出一种新

单光子源是光学量子信息技术的核心资源。近期,中科院院士、中国科学技术大学教授潘建伟与陆朝阳、霍永恒等人领衔,和多位国内及德国、丹麦学者合作,在国际上首次提出一种新型理论方案,在窄带和宽带两种微腔上成功实现了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源,为光学量子计算机超越经典计算机奠定了重要的科学基础。国际权威学术期刊《自然·光子学》日前发表了该成果,评价其“解决了一个长期存在的挑战”。

潘建伟等实现世界最佳单光子源

光学量子信息技术所需要的完美单光子源,要同时满足确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率这4个几乎相互矛盾的严苛条件。从2000年以来,美国加州大学等相继在单光子源研究方向取得进展,但其品质还不能满足实用化需要。

本报讯2月4日,英国《自然》子刊《自然—纳米技术》以长文形式,发表了中国科学技术大学教授潘建伟、陆朝阳等人关于量子点脉冲共振荧光确定性高品质单光子源的研究工作。这是我国量子点光学量子调控领域发表在《自然》系列期刊上的第一篇论文。量子点是一种通过分子束外延方法制备的纳米晶体,又被称为“人造原子”,可以为量子保密通信和光学量子计算提供理想的单光子源。此前,美国加州大学、斯坦福大学和英国剑桥大学等研究组实现了基于非共振激发量子点产生的单光子源。然而,由于单光子发射时间抖动、激子退相干等,不可避免地引起光子品质下降,光子全同性只能达到70%左右,无法进一步应用于可扩展量子信息处理。要发展能够真正实用化的光量子信息技术,关键技术之一是实现确定性的高品质单光子源。为此,微尺度物质科学国家实验室的潘建伟、陆朝阳等在国际上首次发展了一套新颖的量子点脉冲共振光学激发、多重滤波技术,显著消除了消相干效应,解决了单光子源的确定性和高品质这两个基本问题。实验产生的单光子源信噪比超过300:1,二阶关联函数小于1.5%,光子全同性优于97%,这些技术指标使得中国在这一领域的研究跻身世界前列,为可扩展光学量子计算和基于自旋的固态量子网络的实现奠定了基础。审稿人称赞这是一个“令人惊喜的高质量实验”。 《中国科学报》 (2013-02-07 第1版 要闻)

2013年以来,我国潘建伟、陆朝阳等人在国际上首创了量子点脉冲共振激发技术,开始引领高性能单光子源的发展。但要实现完美的单光子源,还有两个重大技术难题需要逾越:一是量子点会随机发射两种偏振的光子,二是共振激发需要消除背景激光。

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