KRISS开发室温即插即用单光子源，推动量子光源走向现场应用

技术研究 QuantumWire 2026-07-05 15:13

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2026年7月2日——韩国标准科学研究院（KRISS，院长李浩成博士）开发出一种内置在紧凑型19英寸机架式设备中的室温单光子源，该设备无需低温冷却即可运行。这款设计为即插即用系统，通电即可工作，将量子光源技术带出实验室，更接近实际的现场应用。

单光子源是一种一次只产生一个光粒子（即光子）的装置。它是基于光子的量子技术（如量子通信、量子传感和量子测量）的起点。例如，在量子通信中，信息被编码到单个光子上，任何窃听尝试都会改变光子的状态，留下可检测的痕迹。然而，在此之前，传统的单光子源需要大约零下270摄氏度（约3开尔文）的低温环境、房间大小的光学平台以及熟练的研究人员操作，这限制了它们在通信站点、医院和安全设施等现实环境中的应用。

KRISS 开发出可在室温下工作的即插即用单光子源 — KRISS 开发的室温即插即用单光子源

KRISS 的研究人员将这种基于氮化镓（GaN）半导体的单光子源实现为室温、即插即用设备。该系统使用标准的220V电源运行，无需复杂的光学对准即可生成单光子。其19英寸机架式外形便于与现有的量子密钥分发（QKD）设备连接，同时也非常适合现场安装和操作。

该技术的核心在于利用氮化镓半导体中自然形成的微小缺陷。当能量施加到其中一个缺陷上时，它会一次发射一个光子。然而，由于这些缺陷是原子级的，并且随机分布，因此一旦找到一个位置，就很难重复使用。KRISS 开发了一种确定性空间映射技术，像记录坐标一样记录每个发射位点，使设备即使在开关机后也能自动回到同一点。合作研究伙伴公州大学的李旭在教授团队在半导体表面设计并制造了纳米级圆形布拉格光栅（CBGs），这些光栅引导光子向上发射，最大限度地提高了从缺陷中发射的光子的提取效率。

随着全球在量子技术领域抢占先机的竞争日益激烈，确保核心设备和组件的供应已成为国家竞争力的问题。这一成就代表了量子材料、零部件和设备的本土化案例，利用自主技术将单光子源变成了一个完全实现的设备。它可以作为关键光源，用于加强金融、医疗和政府网络等关键通道上的量子密码通信安全。KRISS 目前正与其衍生公司 QRAD Inc. 合作推进商业化。

除了生产单光子源，KRISS 还运营着韩国唯一的一站式量子光平台，将源质量验证与开发和进一步改进联系起来。凭借其量子特性测试服务和单光子测量能力，研究团队将这些见解反馈到其设计中，以将光源优化为更纯净、更稳定的光。KRISS 还通过与海外计量机构（包括德国联邦物理技术研究院（PTB）和意大利国家计量研究院（INRIM））的比较和验证，以及参与欧盟 Horizon 项目的合作，来增强国际可信度。