基于量子点的单光子源产生的高保真纠缠光子对
纠缠光子对是量子技术中普遍存在的资源,广泛应用于量子密钥分发、量子网络构建以及非定域性的基础验证。对于可扩展的量子网络而言,在所有非纠缠自由度上均不可区分的纠缠光子对至关重要,因为它们能实现跨网络节点的高保真度纠缠交换。迄今为止,研究最广泛的“可交换”纠缠光子对源基于非线性晶体中的自发参量下转换(SPDC)。然而,其概率性本质以及亮度与有害多光子发射之间不可避免的权衡关系,限制了其在损耗信道中的性能表现。 本研究展示了一种基于半导体量子点(QD)与可调微腔耦合的“可交换”高保真纠缠光子对源。通过主动调制量子点在正交偏振态之间的发射、利用低损耗赫里奥特池延迟其中一路光程、并在平衡分束器上重组两路信号,该团队实现了保真度达96.1±0.5%的纠缠光子对。研究人员识别并缓解了限制保真度的关键因素,通过时间分辨后选择将最高保真度提升至98.1±0.5%。该方案有效抑制了集中在激发脉冲附近的多光子残余事件,且对生成速率影响可控。更重要的是,所产生的光子具有相互不可区分性,可实现高效纠缠交换。 这些研究成果证实半导体量子点可作为兼容量子网络的“可交换”纠缠光子对生成平台,其可行的纠缠对生成速率超过0.5G对/秒。

