量子光源是量子信息技术的重要基础。长期以来，如何高效产生具有特定性质的光子，一直是制约量子技术实用化的关键瓶颈。传统的量子光源技术存亮度低、集成度不高等问题，难以满足实际应用需求。北京量子信息科学研究院首席科学家袁之良团队的最新研究成果，为此难题提供了新的解决方案。 量子点因其独特的物理性质，被科学界誉为"人造原子"。作为一类纳米级的半导体晶体，量子点具有类似原子的能级结构，能够精确控制光子的产生过程。2023年诺贝尔化学奖的授予，充分证明了量子点在科学研究中的重要地位。相比其他量子光源技术，量子点具有显著优势：其作为固态发光体，易于集成到芯片中，可实现大规模批量制造；同时其辐射寿命短，能够支持更高的光子产生速率和重复频率。 此次研究的核心创新在于实现了单个量子点的双光子发射。研究团队通过精心设计和优化，使单个量子点能够同时产生两个高度关联的光子，这两个光子在时间上保持完全同步。这种"双胞胎"光子之间存在的量子相互作用现象，为多个前沿领域打开了新的技术窗口。更为重要的是，该技术路线实现了目前国际范围内最高的单量子点双光子源亮度，这一指标的突破具有重要的实际意义。 双光子源的应用潜力巨大。在量子通信领域，高亮度的双光子源能够提升长距离量子通信的可靠性和效率。在量子精密测量上，利用双光子的量子纠缠特性，可以突破经典测量的精度极限。在生物医学成像领域，双光子成像技术能够克服散粒噪声的限制，实现更高分辨率的细胞和组织成像，为疾病诊断和生命科学研究提供更强有力的工具。这些应用前景的实现，将对有关产业发展产生深远影响。 袁之良团队表示，这条全新的技术路线仍有巨大的发展空间。下一步研究将重点聚焦于继续提升光子亮度、优化光纤传输技术等关键环节，力争尽快将实验室成果转化为实用化装置。这意味着从基础研究到应用转化的过程中，还需要在工程化、集成化等进行深入探索。相关研究成果已于3月2日在国际顶级学术期刊《自然·材料》在线发表，标志着我国在量子光源领域的研究水平已跻身国际前沿。
从单光子到双光子的突破，不仅是数量的增加，更是量子技术质的飞跃。这反映了我国科研人员在基础研究上的持续投入。随着量子科技上升为国家战略，此类原创成果将不断涌现。如何将实验室优势转化为产业竞争力，需要产学研协同努力——这既是机遇，也是科技工作者的时代使命。