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光学量子信息技术所需要的完美单光子源,betw

时间:2019-10-10 20:26来源:必威-通讯产品
据介绍,这项成果标志着我国在可扩展光学量子信息技术研究方面继续保持国际领跑。《自然·光子学》审稿人评价称,这项成果“解决了一个长期存在的挑战”“是巨大的一步”。 量

据介绍,这项成果标志着我国在可扩展光学量子信息技术研究方面继续保持国际领跑。《自然·光子学》审稿人评价称,这项成果“解决了一个长期存在的挑战”“是巨大的一步”。

量子点是通过分子束外延方法制备的半导体量子器件,原理上可以为量子信息技术提供理想的单光子源。为了能够真正用于可扩展、实用化的量子信息技术,单光子器件必须同时满足三个核心性能指标:单光子性、高全同性和高提取效率。尽管从2000年开始,国际上许多研究机构对量子点光学调控进行了深入探索,然而这三个核心指标一直无法得到同时满足,因而成为固态量子光学领域15年来悬而未决的重大挑战。

光学量子信息技术所需要的完美单光子源,要同时满足确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率这4个几乎相互矛盾的严苛条件。从2000年以来,美国加州大学等相继在单光子源研究方向取得进展,但其品质还不能满足实用化需要。

2013年,潘建伟、陆朝阳等首创量子点脉冲共振激发,实现了当时国际上全同性最好的单光子源。但由于量子点平面腔结构的限制,之前的实验中荧光收集效率较低。为了大幅提高荧光提取效率,他们通过高精度分子束外延生长与纳米刻蚀工艺结合,获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。结果显示,实验产生的单光子源提取效率达到66%,单光子性优于99.1%,全同性优于98.6%,在国际上首次同时解决了单光子源的三个关键问题,成为目前国际上综合性能最优秀的单光子源。

2013年以来,我国潘建伟、陆朝阳等人在国际上首创了量子点脉冲共振激发技术,开始引领高性能单光子源的发展。但要实现完美的单光子源,还有两个重大技术难题需要逾越: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。

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