中国的研究人员最近开发出了一种新装置，它能以超高纯度产生光子对，非常适合量子网络。这次，来自北京量子信息科学研究院的袁之良教授表示，这种技术把中国的量子点发射器带到了一个全新的高度。和传统的非线性晶体光源不同，这种新装置依靠的是单个量子发射器来生成光子对。研究人员以前已经能娴熟地制造出单光子的器件了，这是量子计算的关键要素之一。然而，要给这个系统准确地产生两个光子并不容易。过去十年，他们一直希望能找到一种方法来实现这个目标。现在，袁之良和他的团队终于成功了。他们把单个量子点放置在一个微型的光学柱形微腔内。这个微腔可以捕获并改善光的发射过程。通过珀塞尔效应，他们把光子发射的速率提高了很多。这个新装置还能引导量子点进入一种叫做暗激子的状态。这种状态能够阻止被激发的电子立即释放光子，而是让它们等待一段时间，直到另一个电子到来。这样就能形成双激子态，然后快速释放出两个光子。袁之良说，这个过程非常像一个微型光子对工厂。 实验结果令人印象深刻。他们收集到的光中有98.3%以光子对的形式出现。光子对产生效率达到29.9%，这是目前报道过的最佳水平之一。他们还测得双光子关联值g²(0)约为3.97，显示出很强的关联性。袁之良解释说，这些特性让这些成对的光子表现得非常同步。这种同步性在精密测量和量子成像中非常有用。 然而，这个装置目前还只能在极低温度下运行。为了实际应用，他们还需要提高工作温度到接近液氮水平。研究人员现在正计划进一步改进他们的技术，并探索新材料来实现更高温度下的运行。如果成功了，他们将离实用按需双光子源更近一步。这个研究已经发表在《自然·材料》杂志上了。 袁之良最后表示："通过利用量子点微腔中双激子布居的暗态路径，产生了明亮的高纯度光子对。这个进展为迈向实用双光子源提供了一条有前景的途径。" 这个突破为中国科学家在量子信息科学领域赢得了广泛赞誉。