中外合作实现无激光背景高效率高品质单光子源

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记者从中国科学技术大学了解到,学校的潘建伟和陆朝阳教授与德国维尔茨堡大学和英国剑桥大学合作,创造了国际双色脉冲相干激发理论。基本量子光学的研究,如光与原子的相互作用,开辟了新的思路。通过该方法,研究小组在微腔耦合半导体量子点系统上实现了无激光背景的高效率,高质量的单光子源。国际学术界称“超越经典计算能力的量子计算”Quantum Dominance的里程碑目标提供了新的工具。相关论文最近发表在国际学术期刊《自然物理》上。

& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp 使用电磁脉冲共振驱动和操纵量子比特被广泛用于量子信息技术,包括离子阱,固态缺陷,超导量子电路和其他物理系统。然而,基于单色光的共振激发方法增强了光子质量,并且激发光带来了噪声基底,这通常需要高精度的偏振滤波去除,因此导致50%的效率损失。这种效率的降低降低了操纵多个光子的成功率,成为通过“波色采样”任务实现超越经典计算能力的“量子霸权”目标的重要障碍。

为了解决这个长期存在的问题,研究小组设计了一种双色脉冲相干激发方法,利用两个锁相双色失谐脉冲来激发量子二能级系统。通过理论与实验的结合,发现双色失谐脉冲的组合不仅可以破除谐波,而且可以有效地驱动两能级量子系统。同时,由于频率不与单个光子重叠,因此可以通过频率滤波有效地过滤激光。此外,获得了高质量的单光子。

& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp这种新方法和实验技术为基本量子光学提供了新的手段,例如光和两能级原子的相互作用,也是实现“量子霸权”步骤科学目标的坚实目标。 (记者吴长峰)