中山大學王雪華教授團隊率先製備出「三高」量子糾纏光子對源

2020-12-05 科學技術部

　　量子光源是量子信息和量子光電集成晶片不可或缺的量子器件。實現高亮度、高糾纏保真度和高不可區分性的「三高」量子光子源一直是量子信息科學領域的一個重大挑戰。
　　量子調控與量子信息重點專項項目負責人、中山大學王雪華教授帶領的團隊瞄準這一國際前沿重大挑戰，基於量子光輻射控制理論，提出一種能克服光子側向和背向洩露，且能極大提高光子前向出射的新型微納「射燈」結構，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達95%。「射燈」結構量子光源的實驗製備難度較大，王雪華教授團隊經過不斷探索，先後發展和掌握了厚度160nm左右且內有量子點的薄膜轉移技術；定位精度小於10nm的量子點光學精確定位技術；環形槽寬度製備精度小於5nm的高質量牛眼微納結構製備技術等三大核心微納製備技術，並在國際上率先製備出綜合性能俱佳的「三高」量子糾纏光子對源。

相關焦點

  • 中山大學王雪華團隊在自旋態按需調控的量子光源研究上取得進展
    光子自旋態是最重要的量子資源之一，自旋態按需調控的量子點單光子源在量子信息和量子晶片等領域有著非常重要的應用。然而，量子點單光子輻射的隨機性導致自旋態的調控非常困難，使其應用受到了極大的限制。 近日，中山大學物理學院王雪華教授和團隊成員李俊韜教授、包燕軍研究員等人為克服量子點單光子輻射和其自旋態的隨機性，提出一種基於超構表面透鏡雙焦點輻射的量子點單光子源結構，該結構對位於雙焦點上的量子點和其鏡像的輻射光子能實現方向可控的準直出射，並能同時實現左右旋偏振態的按需調控。
  • 中山大學製備出國際上最亮的軌道角動量單光子源—新聞—科學網
    記者從中山大學獲悉，該校物理學院教授王雪華、劉進團隊製備出國際上最亮的軌道角動量單光子源。
  • 2019年度中國光學十大進展發布 量子密鑰分發等20項重大光學進展入選
    關鍵量子信息器件——「三高」量子糾纏光源研究中山大學王雪華教授團隊與其合作者，提出一種能克服光子側向和背向洩漏、並能極大提高光子前向出射的新型微納「射燈」結構，其單光子理論收集效率在較大的帶寬中超過90%、最高可達95%，在國際上率先製備出同時具備「三高」——高亮度、高全同性、高糾纏保真度的量子糾纏光子對源。
  • 高維量子糾纏光源製備又闢蹊徑
    基於超構透鏡陣列的量子光源系統6月26日，美國《科學》報導了南京大學固體微結構物理國家重點實驗室研究團隊與合作者在高維量子糾纏光源研究中取得的重大突破。研究人員使用超構透鏡陣列與非線性晶體結合，成功的製備出高維路徑糾纏和多光子光源，突破了現有量子光源的技術瓶頸和信息編碼維度限制，對於發展具有更高信息容量和更高安全性的量子信息技術具有重要意義。 量子信息是目前國際上最前沿、最活躍的研究領域之一。
  • 廈門大學陳理想團隊: 徑位置與徑動量—光子的徑向新自由度
    最近，廈門大學陳理想團隊利用光場調控技術，首次實驗揭示了自發參量下轉換雙光子的徑位置和徑動量所具有的新EPR量子關聯。科學家們也先後基於線位置和線動量、角位置和角動量這兩對共軛力學量分別實驗實現並演示了糾纏雙光子的EPR量子關聯。從數學坐標系的對稱性角度出發，陳理想教授等人一直認為，光場的徑位置和徑動量這兩個徑向自由度也理應構成一對共軛量。但是，歷史上關於光子的徑動量算符及其本徵態的定義卻一直存在爭議。這主要是因為動量算符的徑向分量，即
  • 南京大學馬小松團隊在矽基光量子晶片上實現三維糾纏
    其中，高維糾纏態（維度> 2）由於其獨特的性質而引起了人們的極大興趣。隨著量子系統的維度增加，相對於常用的二維量子系統，高維量子系統具有強並行計算能力、高信息容量以及強抗噪聲能力等優勢。光子作為量子信息的載體具有相干性好、多自由度、易調控等優點，是實現高維糾纏的理想體系。
  • 中科大首次實現十光子糾纏 刷新光子糾纏態製備世界紀錄
    記者12月24日從中國科學技術大學獲悉，該校教授、中科院院士潘建偉及其同事陸朝陽、陳宇翱等組成的研究小組在國際上首次成功實現十光子糾纏，打破此前由該研究小組保持多年的八光子紀錄，再次刷新光子糾纏態製備的世界紀錄。這一成果以「編輯推薦」的形式發表於國際權威學術期刊《物理評論快報》上。
  • 中國科大潘建偉團隊率先開展引力誘導量子糾纏退相干實驗檢驗
    中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志、範靖雲等與美國加州理工學院、澳大利亞昆士蘭大學等單位的人員合作，利用「墨子號」量子科學實驗衛星對一類預言引力場導致量子退相干的理論模型進行了實驗檢驗。假設在地球表面製備了一對糾纏光子對，其中一個光子在光源附近的地表傳播；而另一個光子穿過地球引力場傳播到衛星。依據現有的量子力學理論，所有糾纏光子對將保持糾纏特性；而依據「事件形式」理論，糾纏光子對之間的關聯性則會概率性地受到損失。
  • 南京大學馬小松團隊在矽基光量子晶片上實現三維糾纏
    隨著量子系統的維度增加，相對於常用的二維量子系統，高維量子系統具有強並行計算能力、高信息容量以及強抗噪聲能力等優勢。光子作為量子信息的載體具有相干性好、多自由度、易調控等優點，是實現高維糾纏的理想體系。然而，如何高效的製備高維糾纏光子對並對其進行高精度、可編程的任意相干調控，是量子信息技術走向規模應用的一大挑戰。
  • 率先檢驗引力如何影響量子糾纏
    中國科學技術大學潘建偉教授及其同事彭承志、範靖雲等與美國加州理工學院、澳大利亞昆士蘭大學等單位的科研工作人員合作，利用「墨子號」量子科學實驗衛星對一類預言引力場導致量子退相干的理論模型進行了實驗檢驗。　　國際權威學術期刊《科學》雜誌9月19日在線發布了該研究成果。
  • 新型糾纏光子源快速高效
    超高速量子計算機和通信設備可以徹底改變我們生活的方方面面，但前提是需要一種快速、高效的糾纏光子對的來源，這類系統用於傳輸和處理信息。現在，美國史蒂文斯理工學院的研究人員做到了這一點，據該校官方18日最新報導，研究人員不僅創造了一種基於晶片的光子源，其效率是以前的100倍，這使大規模量子設備集成變得觸手可及。相關研究成果發表於17日的《物理評論快報》。「這對量子通信來說是一個巨大的裡程碑。」加拉格爾物理學副教授兼量子科學與工程中心主任黃玉平（音譯）說。
  • 實現「量子霸權」,糾纏態製備是關鍵
    科技日報記者 吳長鋒5光量子比特糾纏、6光量子比特糾纏、8光量子比特糾纏、10光量子比特糾纏、18光量子比特糾纏……中國科學技術大學教授潘建偉團隊不斷刷新著光量子比特糾纏數目的世界紀錄。用於創建和驗證由6個光子和3個d.o.f組成的18量子比特GHZ態的方案和實驗裝置。
  • 我國量子計算研究獲重要進展:科學家領銜實現高性能單光子源
    新華社合肥8月13日電（記者 徐海濤）單光子源是光學量子信息技術的核心資源。近期，中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉與陸朝陽、霍永恆等人領銜，和多位國內及德國、丹麥學者合作，在國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現了確定性偏振、高純度、高全同性和高效率的單光子源，為光學量子計算機超越經典計算機奠定了重要的科學基礎。國際權威學術期刊《自然·光子學》日前發表了該成果，評價其「解決了一個長期存在的挑戰」。
  • 科學網—科學家首次製備含單分子的量子糾纏態
    本報訊（記者楊凡）關於量子糾纏，科學家的研究對象多是光子。但最新研究表明，經過調控，分子尺度也可以出現量子糾纏現象。
  • 我首次實現光子軌道角動量糾纏量子存儲
    原標題：我首次實現光子軌道角動量糾纏量子存儲　　■最新發現與創新 　　科技日報訊 （記者吳長鋒 通訊員楊保國）我國科學家在國際上首次實現了光子軌道角動量糾纏的量子存儲，進一步證明了基於高維量子中繼器實現遠距離大信息量量子信息傳輸的可行性。該研究成果近日發表在國際物理學權威期刊《物理評論快報》上。