量子計算研究獲重要進展 中國科學(xué)家領(lǐng)銜實現(xiàn)高性能單光子源


中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)   時間:2019-08-14





  單光子源是光學(xué)量子信息技術(shù)的核心資源。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽、霍永恒等和中山大學(xué)余思遠(yuǎn)小組、國家納米科學(xué)中心戴慶小組及德國、丹麥學(xué)者合作,在國際上首次提出橢圓微腔耦合實現(xiàn)確定性偏振單光子的理論方案,并在窄帶和寬帶兩種微腔上成功實驗實現(xiàn)了確定性偏振、高純度、高全同性和高效率的單光子源,為光學(xué)量子計算特別是超越經(jīng)典計算能力的“量子霸權(quán)”的實現(xiàn)奠定了堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。論文近日在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》上在線發(fā)表。審稿人評價該工作“解決了一個長期存在的挑戰(zhàn)”。


  一個完美的單光子源需要同時滿足確定性偏振、高純度、高全同性和高效率等嚴(yán)苛條件。中國科大研究組從2013年起一直引領(lǐng)高性能單光子源的發(fā)展。然而,要實現(xiàn)完美的單光子源,還存在著兩個懸而未決的難題:一是量子點會隨機發(fā)射兩種偏振的光子,二是共振激發(fā)需要消除背景激光。


  解決上述兩個關(guān)鍵問題需要理論和實驗的同步創(chuàng)新。在理論上,中國科大研究組提出采用橢圓微腔打破對稱性的方案,使腔模劈裂成兩個非簡并的垂直偏振的模式,從而選擇性地增強單一偏振的單光子。在實驗上,研究組發(fā)展了垂直偏振無損消光技術(shù),從而同時解決了上述的兩個難題。在此基礎(chǔ)上,研究組分別在窄帶微柱和寬帶靶眼微腔中,實驗制備同時滿足確定性偏振、高純度、高全同性和高效率的單光子源,再次刷新了單光子源綜合性能的國際紀(jì)錄,為“量子霸權(quán)”目標(biāo)的實現(xiàn)邁進了重要一步。這項成果標(biāo)志著我國在可擴展光學(xué)量子信息技術(shù)方面在國際上進一步擴大領(lǐng)跑的優(yōu)勢。(記者 徐靖)


  轉(zhuǎn)自:人民日報海外版

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