單量子點(diǎn)高效雙光子源研制成功實(shí)現(xiàn)高純度與高效率突破

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2026-03-04 09:39:35 新華網(wǎng)

北京量子信息科學(xué)研究院袁之良團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所牛智川團(tuán)隊(duì)合作，在固態(tài)量子光源研究上取得重要進(jìn)展，成功研發(fā)出一款高效率、高純度的雙光子發(fā)射器。這項(xiàng)工作在單量子點(diǎn)發(fā)射體實(shí)現(xiàn)雙光子態(tài)領(lǐng)域邁出了關(guān)鍵一步，具有里程碑意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際期刊《自然·材料》上。

量子光源是量子科技的核心器件之一，確定性雙光子光源在量子測(cè)量、量子成像以及量子生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有著重要作用。傳統(tǒng)光源在產(chǎn)生雙光子時(shí)容易出現(xiàn)多余光子干擾，難以實(shí)現(xiàn)純凈、穩(wěn)定的雙光子輸出，而利用單量子點(diǎn)又長(zhǎng)期面臨效率低、雙光子純度不足等技術(shù)難題。

為解決這一問題，科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用獨(dú)特的激發(fā)方式來(lái)激發(fā)半導(dǎo)體量子點(diǎn)微柱腔結(jié)構(gòu)，使單個(gè)電子—空穴對(duì)確定性地進(jìn)入長(zhǎng)壽命的暗激子狀態(tài)，從而更高效、更精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)雙激子態(tài)填充。研究團(tuán)隊(duì)還利用能級(jí)簡(jiǎn)并的特性，讓單一共振模式同時(shí)增強(qiáng)兩級(jí)光子輻射，在保證光子純凈度的同時(shí)，大幅提升了雙光子的發(fā)射效率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這款新型量子光源表現(xiàn)出極強(qiáng)的雙光子聚束效果，在脈沖激發(fā)條件下，98.3%的發(fā)射光子都以成對(duì)形式出現(xiàn)，雙光子發(fā)射效率達(dá)到29.9%，達(dá)到了目前國(guó)際上固態(tài)量子光源中兼顧高純度與高效率的頂尖水平?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過(guò)理論模型完整解釋了這一發(fā)光機(jī)制，為后續(xù)優(yōu)化提供了清晰的理論依據(jù)。

此項(xiàng)突破有望進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)量子光源實(shí)用化發(fā)展，為未來(lái)量子精密測(cè)量、量子成像等技術(shù)落地提供重要支持。

(責(zé)任編輯：zx0176)

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