德国科学家在基于半导体量子点的量子光源研究方面取得重要进展
2026年5月14日 —— 近年来,量子网络在研究领域日益重要。它被视为未来安全通信系统的基础,从长远来看,还有望实现量子计算机的互联或量子互联网。量子隐形传态作为量子通信的基本原理,在这一过程中扮演着核心角色。它能够将光子的量子态传递到另一个光子上,而无需直接测量底层信息。通过这种方式,可以跨越长距离并避免传输过程中的损耗。在此背景下,来自斯图加特、萨尔布吕肯和德累斯顿三地的 QR.N 联盟研究人员,在基于半导体的量子光源方面取得了一项重要进展,该成果已于去年发表在《自然·通讯》上。这些结果如今也出现在《Physik in unserer Zeit》杂志当前期(2026年5月)发表的一篇报道中。
在该实验中,研究人员首次成功实现了来自不同半导体光源的光子量子态的隐形传态——这是迈向未来量子中继器的重要一步。量子中继器的基础之一就是光量子态的传输。研究人员采用了外延生长的半导体量子点作为量子发射器。这些纳米尺度的结构已历经多年研究,能够产生单光子以及纠缠光子对,从而构成了量子隐形传态实验的关键基础。
在实验中,来自德累斯顿莱布尼茨固体与材料研究所(IFW Dresden)的 Caspar Hopfmann 博士研究组制备了特定的半导体结构。研究人员从不同样品上选取了两个独立的量子点来生成所需光子。一个核心挑战在于精确匹配光子的特性。为此,研究团队使用了由萨尔大学(UdS)Christoph Becher 教授研究组开发的量子频率转换器。这些转换器能够补偿光子波长上最细微的差异,并将其精确适配到现有光纤标准。这使得该实验与现有的光纤基础设施兼容。
该实验结果代表了量子态传输以及未来量子中继器发展中的一个重要里程碑。尽管量子隐形传态已在其他系统中得到验证,但量子点平台具有无缝集成到现有半导体技术的优势。作为一种可靠的单光子源,它还为安全量子通信开辟了更多前景。


