中国科研团队研发出纳米“双光子工厂”

  新华社广州7月11日电（记者郑天虹、杨淑馨）记者11日从中山大学获悉，中山大学物理学院王雪华、刘进教授团队在《自然》杂志在线发表其主导的最新研究成果，团队提出了一种全新的腔诱导自发双光子辐射方案，在国际上率先实现与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射，研发出保真度高达99.4%的按需触发式新型微纳量子纠缠光源。这一成果将为新一代量子精密测量技术的发展，以及功能化光量子信息处理芯片的构建提供关键支撑。

  在20世纪60年代，研究人员就已提出自发双光子辐射的理论预言，但“双胞胎”光子的产生概率通常远远低于单光子产生概率，实验上几乎无法观测。近40年来，国际上众多研究团队进行了多种实验尝试，该领域仍未能取得实质性突破。

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  如今，半导体的材料生长与器件加工技术的突破为自发双光子辐射的实验实现提供了关键支持。“我们设计了超高品质的光学微腔，并在微纳尺度上精细调控光子的产生过程。”论文第一作者、中山大学物理学院副教授刘顺发说，这种光学微腔为“双胞胎”光子的产生搭建了专属通道，在实验中将双光子的辐射效率从小于0.1%提升到了约50%，从而使制备可控触发的纠缠光子对源成为可能。

  “我们就像在纳米尺度上打造了一个专门生产纠缠光子的工厂。”刘顺发表示。该研究基于纳米尺寸的固态“人造原子”结构，提出了一种腔诱导的自发双光子辐射方案，在国际上率先实现了与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射，成功制备出保真度高达99.4%的按需触发式新型微纳量子纠缠光源。“这一指标意味着我们的纠缠光子‘心灵感应’的强度极高，也显示出这项技术在提升量子通信安全性、量子计算可靠性、量子计量精度等方面的巨大潜力。”

  《自然》杂志审稿人认为其是“双光子研究领域的突破性进展”“实现了保真度创纪录的纠缠光子对”。