·中山大学物理学院研发出纳米“双光子工厂”

xinwen.mobi · 发表于 2025-7-12 18:53:01

2025年7月9日，《自然》杂志在线发表了中山大学物理学院王雪华、刘进教授团队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，研发出纳米“双光子工厂”，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，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。相关介绍如下：研究背景：量子纠缠在量子计算、量子通信和量子精密测量等多个领域发挥着至关重要的作用。某些特殊材料，如“人造原子”结构，有概率在同一时刻发射两个紧密关联的光子，即“自发双光子辐射”。但自20世纪60年代相关理论预言提出以来，由于原子总是倾向于一次只辐射一个光子，“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，均未能取得实质性突破。研究成果：该团队基于纳米尺寸的固态“人造原子”结构，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。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%，突破了“光子辐射的二阶量子过程必然远弱于一阶过程”的传统认知，成功制备出高保真度的按需触发式新型纠缠光子对源。成果意义：《自然》杂志审稿人高度评价这一成果，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”。这一成果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了关键支撑，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具有巨大潜力。

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