2026-03-02 18:30
北京量子院科研团队实现固态量子光源重大突破，使量子点产生的光源由“独生子”变为“双胞胎”，且光子亮度比其他技术路线有了大幅度提升，在量子计量、量子成像、量子生物医学等领域有较好的应用前景。3月2日，相关研究成果在《自然·材料》在线发表。
量子点具有类似原子的结构，被称为“人造原子”。2023年的诺贝尔化学奖就授予了发现并合成量子点的3位科学家。北京量子信息科学研究院首席科学家袁之良说：“量子点是固态发光体，易集成、可扩展、可批量制造，同时它的典型辐射寿命较短，可以支持更高的重复率和单光子产生速率。”
袁之良团队利用北京量子院建设的微纳加工平台，在围绕量子点量子光源研究的过程中发现，单个量子点可产出成对的光子源。通过进一步研究，团队还确认了“双胞胎”光子的辐射来源和激发路径。“我们制备了直径约两微米的微柱腔器件，实现量子点稳定处于腔体中央位置，让发出的光更容易被有效地引导与收集。”袁之良说，团队再将器件集成至面积不足1平方厘米的芯片内，并放置在接近绝对零度的极低温环境中开展后续实验。
最终，袁之良团队成功实现了目前世界范围内最高亮度的单量子点双光子源。“这对‘双胞胎’光子之间有着高度关联性，在时间上永远是同步的。”他说，利用这种量子相互作用现象，长距离量子通信、量子精密测量、量子成像等技术有了新的载体。例如双光子成像能突破散粒噪声的限制，在生物学、医学等领域实现更高分辨率的成像。“这条全新的技术路线还有很大的发展空间，我们计划在光子亮度提升、光纤传输技术等方面继续探索，尽快实现装置的实用化。”
