【儀表網 研發快訊】近日，中國科學技術大學在量子信息科學領域取得一項里程碑式進展——研究團隊成功實現了電泵浦的片上集成高亮度糾纏光子對光源。這項成果標志著我國在實用化、集成化量子光源的研發道路上邁出了關鍵一步，為未來大規模、可擴展的量子信息技術的實際應用奠定了堅實的器件基礎。
糾纏光子對是量子信息處理的核心資源，如同量子世界的“糾纏雙生子”，其狀態無論相隔多遠都保持高度關聯。它們在量子計算、量子通信、精密測量等領域具有不可替代的作用。然而，要實現這些技術的規模化應用，必須克服傳統糾纏光源在體積、功耗、穩定性和集成兼容性等方面的局限。以往高性能糾纏光源多依賴于復雜龐大的光學平臺和激光泵浦，難以與微型化的片上光子集成電路有效融合。
中國科大的研究團隊通過精巧的設計與前沿的納米加工技術，成功攻克了這一系列挑戰。他們的突破主要體現在三個方面：
首先，實現了高效的“電泵浦”機制。 與通常需要外部大型激光器提供光能來激發光子產生的“光泵浦”方式不同，該團隊研發的光源可以直接通過注入電流來驅動產生糾纏光子對。這類似于我們日常電子產品的工作方式，極大地簡化了系統結構，降低了功耗和體積，是走向芯片化、器件化的核心一步。
其次，完成了“片上集成”的先進架構。 研究團隊將產生糾纏光子的核心功能單元——包括新型量子光源和調控光路的微納結構——直接制備在了一片微小的芯片上。這種高度集成化的設計，不僅使系統變得極其緊湊和穩定，抗環境干擾能力強，而且為未來與多種光子功能元件(如調制器、探測器)進行大規模單片集成鋪平了道路，是構建真正意義上的“量子光子芯片”的關鍵。
第三，保證了“高亮度”的優異性能。 在實現電驅動和片上集成的同時，該光源產生的糾纏光子對速率(亮度)達到了國際先進水平。高亮度意味著在單位時間內能獲取更多可用的糾纏光子資源，這對于提升量子密鑰分發的成碼率、加速量子模擬與計算的速度至關重要。
這項研究工作的深遠意義在于，它將理想中的量子光源特性——小型化、低功耗、高穩定、易集成——變成了現實。采用電泵浦的片上集成糾纏光源，有望像當年的集成電路革命一樣，推動量子信息技術從實驗室的精密“光學平臺”走向產業化的“芯片平臺”，極大加速量子計算系統、城域量子通信網絡、集成量子傳感等前沿技術的實用化進程。
該成果充分展現了中國科大在量子科技前沿領域的深厚積累與創新能力，是我國科研人員在該領域持續深耕、勇攀高峰的又一重要體現。它不僅為后續研制更復雜的集成量子光學系統提供了全新的工具和平臺，也為我國在全球量子科技競爭中持續保持領先優勢注入了新的動力。
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