双光子工厂惊艳登场！中大团队打造量子纠缠光源新纪元

双光子工厂开启量子通信新时代

　　 7月11日，据“中山大学”官微报道，《自然》杂志（Nature）在线刊发了由中山大学物理学院王雪华、刘进教授团队主导的一项重要研究成果，标志着我国在相关领域取得了新的突破。 这项成果不仅体现了我国科研团队在基础科学研究上的持续投入与创新能力，也反映出国内高校在国际学术舞台上的影响力正在不断提升。此次研究的发表，既是对团队长期努力的肯定，也为后续相关领域的探索提供了新的方向和思路。

　　 该团队提出了一种创新的“腔诱导自发双光子辐射”方案，首次在国际上实现了与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射，并成功研制出保真度达到99.4%的按需触发式新型微纳量子纠缠光源。

　　 量子纠缠——就像远隔千里的“心灵感应”双胞胎光子——是量子计算、通信和精密测量的关键资源。传统方法让光子随机配对，效率较低，而中山大学团队则另辟蹊径，直接“培育”出从诞生之初就处于纠缠状态的光子“双胞胎”。

　　 论文第一作者、中山大学物理学院副教授刘顺发表示：“某些特殊的‘人造原子’结构理论上可以同时发出两个相关的光子，即发生自发双光子辐射。然而，自上世纪60年代该理论被提出以来，原子通常更倾向于一次只发射一个光子，导致‘双胞胎’光子的产生概率非常低（低于0.1%），实验上难以观测，近40年的研究始终未能取得进展。”

　　 半导体材料和纳米加工技术的进步为实验突破提供了契机。刘顺发表示：“我们设计了超高品质光学微腔，在纳米尺度上精细调控光子产生过程。这个微腔为‘双胞胎’光子搭建了专属通道，将其辐射效率从传统的小于0.1%大幅提升至约50%。” 效率的飞跃使按需制备纠缠光子对成为可能。

　　 这项研究彻底颠覆了“双光子辐射远弱于单光子辐射”的传统观念。刘顺发形象地比喻：“我们相当于在纳米尺度上建立了一个专门生成纠缠光子的‘工厂’。” 

　　 基于纳米固态“人造原子”和创新的腔诱导方案，团队不仅实现了强度可比拟单光子的自发双光子辐射，更制备出保真度达99.4%的按需触发纠缠光源。刘顺发强调：“99.4%的保真度意味着光子间‘心灵感应’强度极高，这为提升量子通信安全性、量子计算可靠性和量子计量精度带来了巨大潜力。”

　　 《自然》的审稿人对该研究成果给予了高度评价，称其为“双光子研究领域的一项突破性进展”，并指出“实现了迄今为止最高保真度的纠缠光子对”。

　　 这项研究工作由中山大学牵头完成。刘进教授担任论文的通讯作者，王雪华教授对研究提供了重要指导，刘顺发副教授是论文的第一作者。研究还得到了中科院半导体研究所、德国多特蒙德大学、天津大学等机构的合作支持，以及中山大学多位博士研究生和博士后的积极参与。

　　 刘顺发表示，团队下一步计划依托现有的高保真纠缠光源和高纯度双光子源，进一步推进在量子精密测量与量子通信领域的应用研究，探索其在实际场景中的潜力与价值。 当前，量子技术正逐步从实验室走向实际应用，这一进展为未来的信息安全、高精度探测等关键领域带来了新的可能。高保真纠缠光源和高纯度双光子源作为核心技术支撑，其稳定性和可靠性对推动相关研究具有重要意义。随着研究的深入，有望在量子网络构建、超精密传感等方面取得突破性成果，为我国在量子科技领域的国际竞争力奠定坚实基础。