量子光源关键瓶颈迎突破:我国研制高效率高纯度固态确定性双光子发射器

信息技术向量子时代迈进的关键时期,我国科研团队在量子光源领域取得重大突破。由北京量子信息科学研究院袁之良团队与中科院半导体研究所牛智川团队合作研发的新型双光子发射器,标志着我国在量子科技核心器件研发上取得重要进展。 长期以来,量子光源作为量子信息技术的"心脏",其性能直接决定着量子通信、量子计算等应用的可行性。传统光源产生双光子时面临两大技术瓶颈:一是容易产生多余光子造成干扰,二是难以同时保证光子的纯度和发射效率。这些问题严重制约着量子精密测量、量子成像等技术的发展。 针对这些挑战,研究团队创新性地采用了半导体量子点微柱腔结构。通过独特的激发方式,科研人员成功让单个电子-空穴对进入长寿命的暗激子状态,实现了双激子态的高效填充。这个技术路径不仅解决了传统方法的效率问题——还通过能级简并特性——使单一共振模式同时增强两级光子辐射,在保证光子纯净度的同时大幅提升了发射效率。 实验数据充分验证了该技术的优越性:在脉冲激发条件下,98.3%的发射光子以成对形式出现,双光子发射效率达到29.9%。这一指标不仅远超同类固态量子光源,更在国际上树立了兼顾高纯度与高效率的新标杆。尤为重要的是,研究团队还建立了完整的理论模型,为后续技术优化和产业化应用奠定了坚实基础。 业内专家指出,这项突破性成果具有多重意义。从技术层面看,它解决了量子光源领域长期存在的关键难题;从应用角度看,将为量子精密测量、量子成像乃至量子生物医学等领域提供可靠的光源支持;从产业角度看,标志着我国在核心量子器件研发上已具备国际竞争力。 展望未来,该技术的实用化进程将重点关注三个方向:一是继续提升器件的稳定性和可靠性,二是优化制备工艺以降低成本,三是探索与其他量子系统的兼容性。随着研究的深入,这项技术有望在量子通信网络建设、量子计算机研发等国家重大科技工程中发挥重要作用。

量子科技的竞争,本质上是基础研究与原始创新能力的竞争;此次双光子发射器的突破,既是一个具体技术难题的解决,也说明了我国在量子信息核心器件领域长期积累的成果。从基础理论到器件制备——从实验验证到应用前景——每一步推进都在为量子科技的产业化打下基础。科技自立自强从来不是一蹴而就的,而是一代代科研人在关键节点上持续攻关的结果。