中國科研團隊研發(fā)出納米“雙光子工廠”

新華社廣州7月11日電（記者鄭天虹、楊淑馨）記者11日從中山大學獲悉，中山大學物理學院王雪華、劉進教授團隊在《自然》雜志在線發(fā)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(fā)雙光子輻射方案，在國際上率先實現(xiàn)與單光子輻射強度相當?shù)淖园l(fā)雙光子輻射，研發(fā)出保真度高達99.4%的按需觸發(fā)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(fā)展，以及功能化光量子信息處理芯片的構建提供關鍵支撐。

在20世紀60年代，研究人員就已提出自發(fā)雙光子輻射的理論預言，但“雙胞胎”光子的產(chǎn)生概率通常遠遠低于單光子產(chǎn)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了多種實驗嘗試，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(fā)雙光子輻射的實驗實現(xiàn)提供了關鍵支持。“我們設計了超高品質的光學微腔，并在微納尺度上精細調控光子的產(chǎn)生過程。”論文第一作者、中山大學物理學院副教授劉順發(fā)說，這種光學微腔為“雙胞胎”光子的產(chǎn)生搭建了專屬通道，在實驗中將雙光子的輻射效率從小于0.1%提升到了約50%，從而使制備可控觸發(fā)的糾纏光子對源成為可能。

“我們就像在納米尺度上打造了一個專門生產(chǎn)糾纏光子的工廠。”劉順發(fā)表示。該研究基于納米尺寸的固態(tài)“人造原子”結構，提出了一種腔誘導的自發(fā)雙光子輻射方案，在國際上率先實現(xiàn)了與單光子輻射強度相當?shù)淖园l(fā)雙光子輻射，成功制備出保真度高達99.4%的按需觸發(fā)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》雜志審稿人認為其是“雙光子研究領域的突破性進展”“實現(xiàn)了保真度創(chuàng)紀錄的糾纏光子對”。