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为何长波是单光子吸收,而短波是多光子吸收?
2013年02月08日 来源: 中国科学报 作者: 蒋家平 2月4日,英国《自然》子刊《自然—纳米技术》以长文形式,发表了中国科学技术大学教授潘建伟、陆朝阳等人关于量子点脉冲共振荧光确定性高品质单光子源的研究工作。这是我国量子点光学量子调控领域发表在《自然》系列期刊上的第一篇论文。 量子点是一种通过分子束外延方法制备的纳米晶体,又被称为“人造原子”,可以为量子保密通信和光学量子计算提供理想的单光子源。此前,美国加州大学、斯坦福大学和英国剑桥大学等研究组实现了基于非共振激发量子点产生的单光子源。然而,由于单光子发射时间抖动、激子退相干等,不可避免地引起光子品质下降,光子全同性只能达到70%左右,无法进一步应用于可扩展量子信息处理。 要发展能够真正实用化的光量子信息技术,关键技术之一是实现确定性的高品质单光子源。为此,微尺度物质科学国家实验室的潘建伟、陆朝阳等在国际上首次发展了一套新颖的量子点脉冲共振光学激发、多重滤波技术,显著消除了消相干效应,解决了单光子源的确定性和高品质这两个基本问题。 实验产生的单光子源信噪比超过300:1,二阶关联函数小于1.5%,光子全同性优于97%,这些技术指标使得中国在这一领域的研究跻身世界前列,为可扩展光学量子计算和基于自旋的固态量子网络的实现奠定了基础。审稿人称赞这是一个“令人惊喜的高质量实验”。(记者蒋家平)
为研究原子的纠缠态和自旋波等提供了便利条件科技日报 2012年04月21日 星期六 本报讯 据物理学家组织网4月19日报道,美国佐治亚理工学院的物理学家利用激光从超冷的铷原子气体云内激发单个原子,开发出了一种能快速、有效创建单光子的新方式,并有望应用于光量子信息处理之中。相关研究结果发表在当日出版的《科学快讯》(《科学》杂志快速在线版)上。 这套新的单光子系统为研究原子的纠缠态和自旋波等提供了“肥沃的土壤”。科研人员能相当高效地将里德伯激发转化为单光子,随时获取所需的状态,速度可比现有系统快近千倍。 里德伯原子是指一个价电子被激发到高量子态的高激发原子。其价电子离原子实很远,能级结构类似于氢原子。为了获取里德伯原子,研究人员利用激光照射数百个密集的铷87原子。它们都被激光所冷却,并被限制在光学晶格中。激光照射将使单个原子从铷原子气体云中转化为接近电离的里德伯态。原子处于这种高度激发的状态时,将在10微米至20微米的范围内,与其他里德伯原子发生强烈的相互作用。通过修改单个里德伯原子的能量水平并在其周围保有相应的空间,可阻止额外的原子被转化为里德伯态。 一旦高度激发的原子被制成,科学家便可利用额外的激光场将激发转化为具有同样统计属性的量子光场。由于场由单个里德伯原子生成,其只包含一个光子,这可被用于多种协议之中,对于量子信息系统等领域的研究也十分重要。研究人员表示,在首次实验中,生成的单光子的性能已超过了其他类型的单光子。随着效率和生产率的进一步提升,以及和“长寿的”量子存储器的融合,这一单光子来源或可实现光量子的信息处理。 下一步,研究团队将致力开发两个光场之间的光子量子闸。如若成功,将支持他们制成原子和光的复杂纠缠态,这将为量子网络和量子计算添加宝贵的性能。(张巍巍)