新型高效率高纯度双光子发射器研发成功

科技日报北京3月2日电 （记者华凌）记者2日从北京量子信息科学研究院获悉，该院袁之良团队联合中国科学院半导体研究所牛智川团队，在固态量子光源研究上取得重要进展，成功研发出一款高效率、高纯度的双光子发射器。这项工作在单量子点发射体实现双光子态领域迈出了关键一步，具有里程碑意义。相关研究于当日发表在国际期刊《自然·材料》上。

量子光源是量子科技的核心器件之一，确定性双光子光源在量子测量、量子成像以及量子生物医学等领域都有着关键作用。传统光源在产生双光子时，容易出现多余光子干扰，难以实现纯净、稳定的双光子输出，而利用单量子点又长期面临效率低、双光子纯度不足等技术难题。

针对这一瓶颈，科研团队创新采用独特的激发方式来激发半导体量子点微柱腔结构，让单个电子—空穴对确定性地进入长寿命的暗激子状态，从而更高效、更精准地实现双激子态填充。同时，研究团队利用能级简并的特性，让单一共振模式同时增强两级光子辐射，在保证光子纯净度的同时，大幅提升了双光子的发射效率。

实验结果表明，这款新型量子光源表现出极强的双光子聚束效果，在脉冲激发条件下，98.3%的发射光子都以成对形式出现，双光子发射效率达到29.9%，是目前国际上固态量子光源中兼顾高纯度与高效率的顶尖水平。科研团队还通过理论模型完整解释了这一发光机制，为后续优化提供了清晰的理论依据。

此项突破有望进一步推动我国量子光源实用化发展，为未来量子精密测量、量子成像等技术落地提供重要支撑。