近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“量子院”）袁之良团队在半导体量子点共振荧光研究中取得重要进展。通过双光子干涉实验，团队系统研究了共振荧光光子在激发频率存在失谐条件下的干涉行为，为理解量子发射体与其辐射光场之间的量子关联提供了新的实验证据。2026年2月19日，相关成果以“半导体量子点散射出的相互失谐的共振荧光信号间的双光子干涉”（Two-photon interference between mutually-detuned resonance-fluorescence signals scattered off a semiconductor quantum dot）为题发表于《物理评论A》（Physical Review A）。

在量子光学中，共振荧光长期以来被描述为由“相干散射”和“非相干散射”两类成分构成，并据此理解其光谱与干涉特性。尤其是在弱激发或存在激发失谐时，该经验性划分在文献中被广泛采用。然而，这种对共振荧光的经验性划分主要服务于共振荧光光谱层面的描述，其在单光子量子态层面的适用性和统一性，仍有待在更一般的激发条件下加以检验。

针对这一长期沿用的物理图像，研究团队此前在发表于Nature Communications的工作中提出了一种新的共振荧光纯态模型。该模型将二能级量子发射体及其自发辐射的光子视为一个整体的联合纯态系统，从而避免了对光场进行“相干/非相干”成分分解的需要，并在单光子层面为共振荧光提供了一个统一的量子态描述（如图1所示）。该工作对共振荧光的基本物理图像提出了新的理解，也引发了学界的广泛讨论。

在本次最新研究中，团队进一步提出并检验了一个关键问题：当共振激发存在频率失谐时，这一纯态描述是否仍然成立？为此，研究人员设计了一种双色交替激发方案，并结合非对称马赫–曾德尔干涉仪，对来自同一量子点、但在不同失谐条件下产生的共振荧光光子进行了后选择的双光子干涉测量。实验结果表明，在激发失谐量小于量子点自然线宽的范围内，来自不同失谐条件的共振荧光光子仍能表现出清晰的双光子干涉特征（如图2所示），其实验结果与纯态模型的理论预测高度一致。这表明，在该参数范围内，共振荧光光子的基本量子属性主要由量子发射体本身决定，而不直接取决于驱动激光的具体频率。此外，研究还发现，在较大失谐条件下，双光子干涉中出现了反常的关联行为（正交偏振条件下的异常关联），这一现象目前尚无法用现有模型完全解释，为后续理论和实验研究提供了新的问题线索。

该工作在实验上系统检验了共振荧光纯态模型在失谐激发条件下的适用性，为建立统一的共振荧光单光子描述提供了重要支撑。同时，研究结果也为在量子网络中通过调制驱动激光实现频率调控和频分复用等应用提供了物理依据。

该论文第一作者为量子院实习生黄国奇（北京邮电大学博士生）和博士后王健，通讯作者为量子院首席科学家袁之良和中国科学院半导体所研究员牛智川。论文合作者还包括量子院博士生曾梓琦、高级工程师刘丽、工程师冀伟杰和助理研究员吴邦，中国科学院半导体所博士后刘汗青和研究员倪海桥，北京邮电大学焦荣珍教授，以及意大利帕多瓦大学 Davide G. Marangon 博士。该工作得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金和北京市博士后科学基金等项目的支持。