新華社合肥8月13日電（記者徐海濤）單光子源是光學(xué)量子信息技術(shù)的核心資源。近期，中科院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉與陸朝陽(yáng)、霍永恒等人領(lǐng)銜，和多位國(guó)內(nèi)及德國(guó)、丹麥學(xué)者合作，在國(guó)際上首次提出一種新型理論方案，在窄帶和寬帶兩種微腔上成功實(shí)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(jì)算機(jī)超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)奠定了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》日前發(fā)表了該成果，評(píng)價(jià)其“解決了一個(gè)長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)”。

　　光學(xué)量子信息技術(shù)所需要的完美單光子源，要同時(shí)滿(mǎn)足確定性偏振、高純度、高全同性和高效率這4個(gè)幾乎相互矛盾的嚴(yán)苛條件。從2000年以來(lái)，美國(guó)加州大學(xué)等相繼在單光子源研究方向取得進(jìn)展，但其品質(zhì)還不能滿(mǎn)足實(shí)用化需要。

　　2013年以來(lái)，我國(guó)潘建偉、陸朝陽(yáng)等人在國(guó)際上首創(chuàng)了量子點(diǎn)脈沖共振激發(fā)技術(shù)，開(kāi)始引領(lǐng)高性能單光子源的發(fā)展。但要實(shí)現(xiàn)完美的單光子源，還有兩個(gè)重大技術(shù)難題需要逾越：一是量子點(diǎn)會(huì)隨機(jī)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。

　　近期，中科大潘建偉團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出了橢圓微腔耦合實(shí)現(xiàn)確定性偏振單光子的理論方案。他們與中山大學(xué)余思遠(yuǎn)研究組、國(guó)家納米科學(xué)中心戴慶研究組、德國(guó)維爾茨堡大學(xué)霍夫林研究組以及丹麥科技大學(xué)格里格森研究組合作，在實(shí)驗(yàn)上發(fā)展出垂直偏振無(wú)損消光技術(shù)，解決了上述兩大難題。在此基礎(chǔ)上，他們分別在窄帶微柱和寬帶靶眼微腔中，實(shí)驗(yàn)制備出同時(shí)滿(mǎn)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(guó)際紀(jì)錄，為實(shí)現(xiàn)超越傳統(tǒng)經(jīng)典計(jì)算機(jī)的“量子霸權(quán)”科學(xué)目標(biāo)邁出重要一步。

　　據(jù)介紹，這項(xiàng)成果標(biāo)志著我國(guó)在可擴(kuò)展光學(xué)量子信息技術(shù)研究方面繼續(xù)保持國(guó)際領(lǐng)跑。《自然·光子學(xué)》審稿人評(píng)價(jià)稱(chēng)，這項(xiàng)成果“解決了一個(gè)長(zhǎng)期存在的挑戰(zhàn)”“是巨大的一步”。

【糾錯(cuò)】

責(zé)任編輯： 劉陽(yáng)