2026年7月28日——混合量子光源对于构建大规模量子网络至关重要。然而，不同的单光子源具有不同的光谱和时间特性，需要修改和同步，这会导致损耗并增加资源需求。在一项新研究中，研究人员成功地在两种物理性质不同的量子源——暖原子系综和量子点之间实现了不可区分的光子生成。这两种光源还展现了高可见度的双光子干涉，这标志着未来量子网络的关键一步。

大规模量子通信网络既需要可靠的量子存储器，也需要能够高效交换量子信息的相干单光子源。具有窄线宽、高亮度、光谱均匀性以及与量子存储器兼容性的相干单光子源是必要的。近年来，尽管已经开发了多种单光子源，例如量子点（QD）和暖蒸汽池中的原子，但每种都有其固有的局限性，使得构建可扩展且功能性的量子网络充满挑战。

结合不同量子光源的混合量子架构可以应对这些挑战。例如，量子点存在光谱随机性，且不适合光子存储，可以与提供可靠频率标准和量子存储器的原子系统配对。在这种架构中，量子点可作为明亮的高速光子源，而原子系统则负责光子存储与同步。然而，实现这种混合量子架构的关键挑战在于不同类型量子光源的接口对接。不同光源发出的单光子具有截然不同的空间和时间特性，需要修改和同步，这引入了损耗并增加了资源需求。

在一项突破性研究中，由釜山国立大学物理学系的Han Seb Moon教授与韩国蔚山科学技术院的Je-Hyung Kim教授领导的研究团队，成功实现了从两种不同量子系统生成不可区分的光子。Moon教授解释道：“我们首次通过实验验证了来自两个完全独立、物理性质不同的量子光源——暖铯原子系综和半导体量子点——的单光子之间的直接双光子干涉。”他们的研究于2026年7月15日发表在《光：科学与应用》期刊上。

研究人员使用暖铯蒸汽池和自组装砷化铟/砷化镓（InAs/GaAs）量子点作为独立的单光子源。通过使用连续波激光激发铯原子，他们生成了预示光子对，包括波长为917 nm的信号光子和852.35 nm的闲频光子。

为了匹配原子光子波长，研究人员将量子点冷却至12.4 K，通过光谱调谐使其产生917.48 nm的单光子发射。这使得两个光源之间的光谱重叠度高达0.88，从而实现了高可见度的双光子干涉（TPI）。

随后，研究团队在连续激发条件下，实验验证了由量子点发出的单光子与暖铯系综发出的预示信号光子之间的双光子干涉，即Hong-Ou-Mandel效应。Hong-Ou-Mandel双光子干涉是指两个不可区分的光子从不同输入端口进入分束器，并在同一输出模式中被共同探测到的现象。为了量化TPI，研究人员测量了其可见度，即不可区分光子与可区分光子的TPI相对对比度。

在修正了探测系统有限时间分辨率的影响后，研究人员获得了0.65 ± 0.14的高干涉可见度，这为不可区分单光子源提供了直接证据。值得注意的是，这一结果是在无需对两个光源进行任何光谱或时间调整的情况下实现的。

Moon教授评论道：“我们的混合量子网络弥合了光子生成与存储之间的差距，并为远程量子发射器提供了全局频率标准。未来，它可以成为跨越多个机构的模块化量子网络的基础，为实用的量子互联网铺平道路。这样的量子通信网络可包括用于导航或传感的原子量子传感器分布式网络，以及可扩展量子计算机的实用构建模块。”

总体而言，这种创新的混合量子架构代表了朝着未来量子网络架构迈出的重要一步。