单光子“三项全能”中科大折桂-kaiyun·官方网站app下载

在一场长达15年的国际竞赛中，中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳研究小组首度登顶，首次构建了同时兼具三项全能拟合指标的单光子源，为构建高效率的多光子纠结和可简单量子信息技术修筑了一条新路。　　对单光子的制取、操控和测量是量子信息技术（还包括量子网络、量子计算出来）最基础的部分。如果把大规模可实用化的光学量子信息处理器看作一幢大房子，那么单光子就是一步一步垒成这个房子的砖头。房子要造得低，砖头的质量很关键。

为了需要确实用作可拓展、实用化的量子信息技术，单光子器件必需同时符合三个核心性能指标：单光子性、低全同性和低萃取效率。　　从2000年开始，国际上许多研究机构对半导体量子点的光学调控展开了长年和大量的探寻，然而这三个核心指标仍然不存在着此消彼长的问题，无法获得同时符合，因此，制取同时符合三项性能指标的单光子源沦为固态量子光学领域15年来悬而未决的根本性挑战。　　2013年，潘建伟、陆朝阳等首创量子点脉冲共振唤起（NatureNanotechnology8,213(2013)），构建了当时国际上仅有同性最差的单光子源，这一技术迅速沦为国际上普遍认为的制取高质量单光子源的最佳利器。

然而，之前的工作仍受到较低搜集效率的容许。　　单光子源的物理构建　　　　量子点微柱的扫瞄电子显微镜图像　　量子点微柱光子升空的数值仿真　　单光子的搜集萃取效率　　为了大幅提高荧光萃取效率，该研究组通过高精度分子束外延生长和纳米光刻工艺融合，取得了低温下与量子点单光子频率共振的高品质因子光学谐振腔。由此，实验产生的单光子源萃取效率超过66%，单光子性高于99.1%，仅有同性高于98.6%，在国际上首次同时解决问题了单光子源的三个关键问题，沦为目前国际上综合性能最杰出的单光子源。

该成果公开发表在Phys.Rev.Lett.[116,020401(2016)]上。在随后的工作中，研究组更进一步证明光子之间的低全同性可以维持15s以上，可反对小于1000个光子的大尺度光学量子信息研究（Phys.Rev.Lett.116,213601(2016)）。

　　实验构建的量子点单光子源亮度比国际上最差的基于参量下切换的触发式单光子提升了10倍，同时具备相似极致的全同性，而且所须要激光抽运功耗减少1千万倍（纳瓦量级），这样的量子点单光子源可在将来很大地推展多光子纠结与干预度量习的发展。这项工作被审稿人评价为实验杰作（tour-de-force）。　　该论文公开发表后，获得《大自然》、《物理世界》等多家国内外知名学术期刊和专业媒体的报导。

在短短半年时间内，该工作早已被国际上还包括美国国家技术标准局、剑桥大学、牛津大学、布里斯托大学等在内的40多家著名研究机构正面提到。中国科学家首创的脉冲共振荧光新技术唤起了世界范围内新一轮固态量子光学研究热潮。

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