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我在国际上首次实现高性能单光子源
来源: 科技日报    编辑: 郑红艳 2019-08-14 08:57:30 星期三     字体设置:

  我在国际上首次实现高性能单光子源

  记者从中国科学?#38469;?#22823;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?#23454;?#21333;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?#38382;?#26085;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?#38469;?#30340;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?#25910;?#22235;个几乎相互矛盾的严苛条件。然而,以目前?#38469;?#21046;备的单光子品质差,无法在实用化量子?#38469;?#20013;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?#21046;?#25391;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?#20064;?/p>

  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?#38469;酰?#20174;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?#23454;?#21333;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。

  这项成果标志着我国在可扩展光学量子信息?#38469;?#26041;面在国际上进一步扩大了领跑的优势。审稿人评价该工作“解决了一个长期存在的挑战……是巨大的一步”“将有力地推进研究”。(记者吴长锋)

 

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