中國科研團隊研發出奈米「雙光子工廠」

中國大陸中山大學物理學院王雪華、劉進教授團隊在《自然》雜誌在線發表其主導的最新研究成果，團隊提出了一種全新的腔誘導自發雙光子輻射方案，在國際上率先實現與單光子輻射強度相當的自發雙光子輻射，研發出保真度高達99.4%的按需觸發式新型微納量子糾纏光源。這一成果將為新一代量子精密測量技術的發展，以及功能化光量子信息處理晶片的構建提供關鍵支撐。

新華社報導，在20世紀60年代，研究人員就已提出自發雙光子輻射的理論預言，但「雙胞胎」光子的產生概率通常遠遠低於單光子產生概率，實驗上幾乎無法觀測。近40年來，國際上眾多研究團隊進行多種實驗嘗試，該領域仍未能取得實質性突破。

如今，半導體的材料生長與器件加工技術的突破為自發雙光子輻射的實驗實現提供了關鍵支持。「我們設計了超高品質的光學微腔，並在微奈尺度上精細調控光子的產生過程。」論文第一作者、中山大學物理學院副教授劉順發說，這種光學微腔為「雙胞胎」光子的產生搭建了專屬通道，在實驗中將雙光子的輻射效率從小於0.1%提升到了約50%，從而使製備可控觸發的糾纏光子對源成為可能。

劉順發表示，「我們就像在奈米尺度上打造了一個專門生產糾纏光子的工廠。」。該研究基於奈米尺寸的固態「人造原子」結構，提出一種腔誘導的自發雙光子輻射方案，在國際上率先實現了與單光子輻射強度相當的自發雙光子輻射，成功製備出保真度高達99.4%的按需觸發式新型微納量子糾纏光源。「這一指標意味著我們的糾纏光子‘心靈感應’的強度極高，也顯示出這項技術在提升量子通信安全性、量子計算可靠性、量子計量精度等方面的巨大潛力。」

《自然》雜誌審稿人認為其是「雙光子研究領域的突破性進展」「實現了保真度創紀錄的糾纏光子對」。