15 7 月, 2025

中国科研团队实现双光子辐射重大突破

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中国科研团队在量子光学领域取得了一项重大突破。7月11日,中山大学物理学院的王雪华、刘进教授团队在国际知名期刊《自然》上发表了他们的最新研究成果。这项研究提出了一种全新的腔诱导自发双光子辐射方案,首次在国际上实现了与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射,成功研发出保真度高达99.4%的按需触发式新型微纳量子纠缠光源。

这一突破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持。自20世纪60年代以来,研究人员就已提出自发双光子辐射的理论预言,但由于“双胞胎”光子的产生概率远低于单光子,实验上几乎无法观测。近40年来,尽管国际上众多研究团队进行了各种实验尝试,但该领域仍未能取得实质性突破。

突破性进展的背景与意义

随着半导体材料生长与器件加工技术的突破,自发双光子辐射的实验实现得到了关键支持。中山大学的研究团队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。论文的第一作者、中山大学物理学院副教授刘顺发表示,这种光学微腔为“双胞胎”光子的产生搭建了专属通道,将双光子的辐射效率从小于0.1%提升到了约50%,从而使制备可控触发的纠缠光子对源成为可能。

刘顺发形象地比喻道:“我们就像在纳米尺度上打造了一个专门生产纠缠光子的工厂。”研究基于纳米尺寸的固态“人造原子”结构,提出了一种腔诱导的自发双光子辐射方案,成功制备出保真度高达99.4%的按需触发式新型微纳量子纠缠光源。

专家观点与国际反响

《自然》杂志的审稿人称赞这项研究是“双光子研究领域的突破性进展”,并强调其在实现保真度创纪录的纠缠光子对方面的成就。专家指出,这一指标意味着纠缠光子“心灵感应”的强度极高,显示出该技术在提升量子通信安全性、量子计算可靠性以及量子计量精度等方面的巨大潜力。

“这一指标意味着我们的纠缠光子‘心灵感应’的强度极高,也显示出这项技术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的巨大潜力。”

未来展望与应用潜力

该研究的成功不仅在学术界引起了广泛关注,也为实际应用开辟了新的可能性。随着量子技术的不断发展,量子通信、量子计算和量子测量等领域有望迎来新的突破。中山大学的研究团队表示,他们将继续探索该技术在实际应用中的更多可能性,以期推动量子信息技术的进一步发展。

这项研究的突破不仅是中国科研团队在量子光学领域的又一里程碑,也为全球量子科技的进步提供了新的思路和方向。

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