在第一篇文中，本人說過將從以下四個方面來說說墨子號的事：
1.潘建偉發表了哪些論文？
2.墨子號完成了什麼科研任務？
3.何謂單光子源和單光子檢測？
4.何謂量子糾纏？
以下是所有4篇的傳送門：
墨子號量子衛星到底有沒有取得科研成果，是不是騙人的？（一）
墨子號量子衛星到底有沒有取得科研成果，是不是騙人的？（二）
墨子號量子衛星到底有沒有取得科研成果，是不是騙人的？（三）
墨子號量子衛星到底有沒有取得科研成果，是不是騙人的？（四）
第三篇咱們來說說「單光子源」。
《科學》對墨子號的報導
國內質疑量子衛星最厲害的是一位叫池昭新的，不可否認池先生是一位愛學習的人，一年來（從我在頭條上了解到這個人開始算），他的質疑越來越完善，而且有些點確實是說到點子上了。
他認為潘建偉團隊在造假，因為他認為：人類無能力抓控與穩定單光子。
而量子信息技術最基礎的部分就是：單光子製備、操縱和測量。而且清晰可控的高密度「單光子源」陣列更是構建量子晶片器件和量子網絡的關鍵！
然而，池先生把一件重要的事情搞錯了，現在所謂的「單光子」並非是一個光子的意思，而是具有「單光子性」的一束光線。
何謂「單光子性」？
所謂單光子性就是在某個微小時間段內，去檢測一束光線只能檢測到一顆光子，說通俗一點就是光子發射出來的速度是均速的，而不是有時多有時少。
如下圖所示，在τc這個時間段內，最上面的這束光中差不多只能檢測到一個光子，中間這束光則有兩個光子，最下面的那束光有三個。而將τc左右平移時，可以發現，最上面的那束光「單光子性」最好，因為它差不多都只能檢測到一個光子，而下面的兩束光，則有時多有時少。從分布上來看，一段時間內，檢測到的光子數是符合泊松分布的。
用於量子通信的光子，要製造量子糾纏，除了具有「單光子性」之外，還得產生兩束或兩束以上完全相同的光線，這樣某一時刻的光子才可能糾纏起來。這在量子力學中有個指標叫「全同性」。
1987年，美國羅切斯特大學的三位研究人員Chung-Ki Hong、Z.Y. Ou(區澤宇)和Leonard Mandel發現了一種雙光子量子幹涉效應，實現了兩個單光子的「對話」（或者說糾纏）。這個過程的發生有一個至關重要的條件，就是兩個光子一定要「全同」；也就是說，從量子力學原理上，兩個光子要一模一樣，根本不可能分得清誰是誰。
Hong-Ou-Mandel幹涉效應原理圖
當兩個一模一樣的光子分別從上、下方向射向一個半透半反的分束器，結果存在1、2、3、4四種可能。其中，2、3這兩種情況在原理上都無法區別，而且相位相消，因而剩下1、4兩種可能：要麼都從上方走，要麼都從下方走。
Hong-Ou-Mandel幹涉效應進一步說明了「單光子性」的重要性——只有兩個單光子輸入分束器，該效應才存在。
對於「單光子源」來說，除了具備「單光子性」和「全同性」兩個硬指標外，還必須具有好的「提取效率」，才可真正用於可擴展、實用化的量子信息技術。
提取效率是從諧振腔（可以簡單說是單光子源）跑出來到達第一級透鏡（也就是檢測光子的接收設備）的光子數佔產生光子數的比例。這個效率當然是越高越好。
目前「單光子源」有以下幾種方案：
1.強衰減雷射脈衝：使用平均光子數很小的相干態來充當單光子數態，在實際應用中使用半導雷射器和準直衰減器來實現，可操作性強，在實驗中很容易實現。
2.參量下轉換單光子源：這個研究方向是產生成對的單光子源，典型的例子是自發參量下轉換(PDC)。PDC過程是根據晶體X*X非線性效應將泵浦光轉換為成對的光子。因此探測到一個光子可以暗示第二個光子的存在。但是這種雙光子對的產生效率很低，在給定的某一模式中，大約需要1010個泵浦光子才能產生一個光子對。
3.量子點單光子源：量子點(Quantum Dot)是由分子束外延方法人工生長的納米尺寸原子團簇。由於材料性質，電子在各方向上的運動都受到囚禁，所以量子限域效應顯著，形成分立的能級。電子受到激發，在分立能級之間躍遷，就能發射需要的單光子。
4.納米天線單光子源：基於SPP共振效應的納米天線結構可以有效收集光能量，並將其限制在亞波長尺度，其巨大的局域場增強效應為納米光子學提供了廣闊的應用前景。
在過去二十年裡，優良的單光子源是國際上許多小組努力的目標。2000-2001年，加州大學、劍橋大學和史丹福大學等研究組實現了基於非共振激發量子點產生的單光子源。
2013年由潘建偉、陸朝陽小組首創量子點脈衝共振激發方法，實現了當時國際上品質最好的量子點單光子源，單光子性和全同性分別達到99.7%和97%。但美中不足的是，提取效率只有6%，主要就是由於量子點材料折射率、平面腔結構設計等各方面技術限制。
陸朝陽和潘建偉
2016年1月14日，潘建偉、陸朝陽研究小組在《物理評論快報》發表了一項成果，隨後，美國物理學會的《物理》(Physics)網站以「全能的單光子源」為題刊發了推介文章，《自然》(Nature)雜誌以「可實用化的單光子源」在其研究亮點欄目做了報導，英國物理學會《物理世界》(Physics World)和美國光學學會旗下的《光學與光子學新聞》(Optics & Photonics News)也做了長篇報導。這項成果是，潘建偉、陸朝陽團隊通過高精度分子束外延生長與納米刻蝕工藝結合，獲得了低溫下與量子點單光子頻率共振的高品質因子光學諧振腔。
上圖一根根「柱子」就是光學諧振微腔，由一層層的「鏡面」構成。腔中的紅點就是量子點，量子點受激產生光子。把腔中的紅點放大了看，就是下圖這個樣子。
紫紅色的部分就是利用高精度分子束外延生長技術製備的量子點。科研人員在納米尺度上控制砷化鎵和砷化銦，讓它們長成圖中的樣子，就是為了巧妙設計量子點的尺度和形狀，形成勢能壁壘，將電子和空穴束縛其中，砷化鎵和砷化銦原本都有各自的能帶結構，在這樣的勢肼中，連續的能帶變成了分立的能級，這就是受激輻射產生光子所需的二能級結構——電子吸收能量從基態躍遷至激發態，再通過受激輻射回到激發態，同時放出一個特定狀態的光子。
最終的綜合指標令人滿意，單光子性、全同性和提取效率分別達到了99.1%、98.5%和66%！雖然提取效率達到了66%(理想的水平實際應該可以達到85-99%)，但最終被探測器探測到的光子只有20~30%，也就是說，探測效率還需要進一步提高。
2017年，中國科學技術大學單分子科學團隊董振超研究小組，通過發展與掃描隧道顯微鏡（STM）相結合的單光子檢測技術和分子光電特性調控手段，首次清晰地展示了空間位置和形貌確定的單個分子在電激勵下的單光子發射行為及其單光子源陣列。研究成果發表在《自然·通訊》上。
STM誘導單個分子電致發光的實驗示意圖
從單光子源的製備來看，發射端出來的光子都不是一個一個光子的，那接收檢測端，更不可能每次只檢測一個光子了，所以說，池先生完全沒有搞懂量子信息技術中「單光子」的真正含義，而頭條上好幾個專業的科普作者也只簡單的說可以用「勢肼」製備「單光子」，如此專業的說法，吃瓜群眾當然摸不著頭腦了。
而真正的「單光子探測器」是存在的，只是現在它的用途不是用於量子信息技術中，而是用於單個光子探測和計數。利用類似於人眼杆狀細胞的光探測機理，美國西北大學和伊利諾斯州大學的研究小組已經開發出了紅外單光子聚焦載流子增強傳感器（FOCUS）。該裝置有望在生物光子學、醫學影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監視、軍事視覺與導航、量子成像以及加密系統等方面取得廣泛應用。
當然，這是另話。