中科大實現綜合性能國際最優的單光子源

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中科大實現綜合性能國際最優的單光子源

中國科學技術大學的研究人員在國際上首次實現了基于半導體量子點的高效率和高全同性的單光子源，綜合性能達到國際最優，為實現基于固態體系的大規模光子糾纏和量子信息技術奠定了科學基礎。

量子點是通過分子束外延方法制備的半導體量子器件，也被稱為“人造原子”，原理上可以為量子信息技術提供理想的單光子源。為了能夠真正用于可擴展、實用化的量子信息技術，單光子器件必須同時滿足單光子性、高全同性和高提取效率等3個核心性能指標。研究人員將高精度分子束外延生長方法和納米刻蝕工藝結合，獲得了低溫下與量子點單光子頻率共振的高品質因子光學諧振腔。實驗產生的單光子源提取效率高達66%，單光子性優于99.1%，全同性優于98.6%，亮度比國際上最好的基于參量下轉換的觸發式單光子提高了10倍，所需激光泵浦功耗達到納瓦量級，在國際上首次同時解決了單光子源的3個關鍵問題，成為目前國際上綜合性能最優的單光子源。

該量子點單光子源未來可應用于大規模光子糾纏，將進一步推動多光子糾纏與干涉度量學的發展。

(中科大)