2026年3月16日——柏林的研究人员展示了一种基于金刚石量子系统生成单光子的新方法。这一进展使量子技术向实际应用迈出了重要一步。

单光子的可控生成是量子网络和量子计算等众多量子技术应用的关键要素。由柏林洪堡大学物理系集成量子光子学研究组与柏林费迪南德-布劳恩研究所（FBH）联合金刚石纳米光子学实验室的Tim Schr?der教授领导的研究团队，现已成功演示了新型SUPER（量子发射体群态摆升）方法的应用。该技术能有效促进光粒子（光子）的可控生成，相关研究成果近期发表于《自然·通讯》期刊。

SUPER新方法显著提升光子生成效率

研究聚焦于原子结构中含特定缺陷（锡空位中心SnV）的金刚石晶体。这些原子结构可作为稳定量子比特（qubit），既能存储处理量子信息，又能与光粒子耦合。当前量子技术面临的主要挑战是如何在光学控制qubit的同时，清晰检测其作为信息载体释放的光子。传统方法依赖复杂的滤波技术，这会降低系统效率并限制实际应用的可扩展性。

通过与多特蒙德工业大学Doris Reiter教授及Thomas Bracht博士合作，该团队证实SUPER方法可解决这一难题。该方法采用两束精确调谐的激光脉冲（控制激光）激发量子系统，大幅简化了控制激光与携带量子信息的单光子分离过程。研究人员使用飞秒级（千万亿分之一秒）超短激光脉冲控制qubit，创造了金刚石量子系统迄今最快的光学控制记录。

超快激光脉冲增强量子态控制能力

“超快脉冲让我们能在全新时间尺度上控制量子态，这为金刚石系统实现更快、更复杂的量子操作打开了大门，”论文共同第一作者、物理系博士生Cem Güney Torun表示。另一位第一作者、物理系前研究员Mustafa G?k?e补充道：“该方法既能高效激发系统，又可保持发射单光子的纯净度和可用性，这是构建实用化量子通信网络的核心要求。”

研究还发现SUPER方法能保持系统内部量子自旋态，这一特性对实现远程节点间量子纠缠至关重要——后者是未来量子通信网络的另一基石。

纳米加工、超快光学与建模相结合开拓新视野

研究综合运用了多种实验手段：嵌入锡空位中心的金刚石纳米结构制备、超快光学技术及理论建模。这种多学科融合证明SUPER为固态量子技术提供了强大新工具，使基于金刚石的量子中继器与分布式量子计算机更接近实际应用。