我在国际上首次实现高性能单光子源学术资讯

量子点微腔。图片来自中国科学技术大学官网

记者从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟小组与其合作者，首次实现了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源，为光学量子计算，特别是超越经典计算能力的量子霸权的实现奠定了坚实的科学基础。研究成果以长文形式日前在国际权威学术期刊《自然·光子学》上在线发表。

单光子源是光学量子信息技术的核心资源。一个完美的单光子源需要同时满足确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率这四个几乎相互矛盾的严苛条件。然而，以目前技术制备的单光子品质差，无法在实用化量子技术中应用。要实现完美的单光子源，还存在着两个难题：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。这两个难题成为多年来难以逾越的障碍。

解决这两个关键问题需要理论和实验的同步创新。在理论上，中国科大研究组提出采用椭圆微腔打破对称性的方案，使腔模劈裂成两个非简并的垂直偏振的模式，从而选择性地增强单一偏振的单光子。在实验上，研究组发展了垂直偏振无损消光技术，从而同时解决了上述的两个难题，达到了“一石二鸟”的效果。在此基础上，研究组分别在窄带微柱和宽带靶眼微腔中，实验制备同时满足确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源，再次刷新了单光子源综合性能的国际记录，为量子霸权目标的实现迈进了重要一步。