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中国驯服四个“矛盾条件” 全球最高性能单光子源实现

中国驯服四个“矛盾条件” 全球最高性能单光子源实现
2019年08月19日 09:03 新浪网 作者 链科技ChainTech

  用于科学研究的光源是当前世界科技领域的一个基础性研究大项,在重要指标的体现上,光源研究特别看重光源强度、指示精度等方面取得的重大技术突破,在这些方面一旦有所突破,其带动作用将异常巨大,会促使强劲的科技进步,尤其是在量子研究中会产生巨大的提升作用。

  链科技小编今天的话题是中国一款别致的单光子源。中国科学技术大学潘建伟小组与其合作者,首次实现了确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源。该研究成果日前在国际权威学术期刊《自然·光子学》上在线发表。

  中国驯服四个“矛盾条件” 全球最高性能单光子源实现

  在全球视野中,潘建伟量子技术研究团队可以说已经代表世界最先进水平。该团队在研究中取得的成果有目共睹,获得世界各国同行的普遍认可,该团队无论是量子理论还是应用技术落地,都已经走在了世界的最前列。

  单光子源是光学量子信息技术的核心资源。一个完美的单光子源需要同时满足确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率这四个几乎相互矛盾的严苛条件。要实现完美的单光子源,目前还存在着两个难题:一是量子点会随机发射两种偏振的光子;二是共振激发需要消除背景激光。这两个难题成为多年来难以逾越的障碍。

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  许多难题是密切相关的,有的属于相互制约的关系,此消彼长,顾此失彼,这是科技人员最为头疼的问题。如何破解矛盾,同时解决相互“戗茬”的矛盾问题,这需要科技人员提升一个技术层面,在更高的方位破解瓶颈。解决这两个关键问题需要理论和实验的同步创新。

  在理论上,中国科大研究组提出采用椭圆微腔打破对称性的方案,使腔模劈裂成两个非简并的垂直偏振的模式,从而选择性地增强单一偏振的单光子。在实验上,研究组发展了垂直偏振无损消光技术,从而同时解决了上述的两个难题,达到了“一石二鸟”的效果。在此基础上,研究组分别在窄带微柱和宽带靶眼微腔中,实验制备同时满足确定性偏振、高纯度、高全同性和高效率的单光子源,再次刷新了单光子源综合性能的国际记录。这项成果标志着我国在可扩展光学量子信息技术方面在国际上进一步扩大了领跑的优势。

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