電子發燒友網綜合報道 在通往量子互聯網的道路上，科學家們一直在尋找既能 “高保真” 又能 “高效率” 傳輸信息的理想光源。日前，北京量子信息科學研究院傳來捷報：該院袁之良團隊聯合中國科學院半導體研究所牛智川團隊，在固態量子光源研究領域取得突破性進展，成功研發出一款高效率、高純度的雙光子發射器。這項成果打破了長期以來制約量子通信與量子計算發展的關鍵技術瓶頸，相關論文已發表于國際頂級學術期刊《自然?材料》（Nature Materials）。

這一里程碑式成果，不僅標志著我國在量子信息關鍵器件研發上走在世界前列，更為構建實用化、規模化的量子互聯網邁出了堅實一步。

量子光源是量子信息體系的 “核心芯片”，雙光子態則是實現量子糾纏、量子門操作的基礎資源。長期以來，固態量子點雙光子源始終面臨效率低、純度不足的行業瓶頸，難以同時滿足實用化要求。

“為了方便理解，我們可以打個比方：一扇門需要兩個人同時按下兩個按鈕才能打開，一個人手不夠長，肯定無法獨自出去，要想辦法讓兩個人一起出去 —— 這就是我們所做的工作。” 量子院首席科學家袁之良解釋道。原理看似簡單，實現起來卻極為困難。在半導體量子點中，電子被激發后會快速弛豫到基態并輻射光子，就像一個人進門后立刻出去，很難等到 “同伴” 再一同行動。

面對這一挑戰，研究團隊另辟蹊徑，提出并實現了一套全新解決方案。團隊將單個 In (Ga) As 量子點嵌入微柱光學腔中，利用 p 殼層共振激發技術，選擇性地將載流子填充至長壽命的暗激子態，從而繞過亮激子的快速輻射復合通道，實現對雙激子態的高效、確定性加載。

實驗數據顯示，該器件性能達到國際領先水平：
·高純度：脈沖激發下，98.3% 的發射光子以成對形式出現；
·高效率：雙光子發射效率達 29.9%；
·強聚束：弱連續光激發下，零延遲二階關聯函數 g(2)(0) 高達 3966。

這是目前全球范圍內，固態量子光源中唯一同時實現高純度與高效率的雙光子發射器件。
本次突破依托微納結構精準調控與激發路徑創新，首次在單量子點體系中實現確定性、高效率、高純度的雙光子輸出，徹底解決 “效率與純度不可兼得” 的行業難題，為固態量子光源從實驗室走向實用化掃清核心障礙。

“它們在時間上永遠同步，能量也同步。” 袁之良介紹，這種特性可在精密測量和量子成像中發揮重要作用。量子院助理研究員吳邦補充了更多應用場景：“雙光子成像可以更好地分辨樣品，抑制背景噪聲，獲得分辨率更高的圖像。未來隨著技術進步，可將這些微米級光源做成陣列，就像手機芯片一樣，實現更大范圍的成像應用。”