快科技7月11日消息，據「中山大學」官微發文，《自然》雜誌（Nature）在線發表了中山大學物理學院王雪華、劉進教授團隊主導的一項突破性研究成果。
該團隊提出了一種全新的「腔誘導自發雙光子輻射」方案，在國際上首次實現了與單光子輻射強度相當的自發雙光子輻射，並成功研發出保真度高達99.4%的按需觸髮式新型微納量子糾纏光源。
量子糾纏——如同相隔萬里卻「心靈感應」的雙胞胎光子——是量子計算、通信和精密測量的核心資源。傳統方法讓光子隨機「結對」效率低下，而中大團隊另闢蹊徑，直接「培育」自誕生便糾纏的光子「雙胞胎」。
論文第一作者、中山大學物理學院副教授劉順發解釋道：「某些特殊『人造原子』結構，理論上能同時輻射兩個關聯光子（即自發雙光子輻射）。但自上世紀60年代理論預言以來，原子通常更傾向於一次輻射一個光子，導致『雙胞胎』光子產生機率極低（小於0.1%），實驗觀測極其困難，近40年研究未能取得突破。」
半導體材料和納米加工技術的進步為實驗突破提供了契機。劉順發表示：「我們設計了超高品質光學微腔，在納米尺度上精細調控光子產生過程。這個微腔為『雙胞胎』光子搭建了專屬通道，將其輻射效率從傳統的小於0.1%大幅提升至約50%。」 效率的飛躍使按需製備糾纏光子對成為可能。
這項研究徹底突破了「雙光子輻射必然遠弱於單光子輻射」的傳統認知。劉順發形象地比喻：「我們就像在納米尺度上打造了一個專門生產糾纏光子的『工廠』。」
基於納米固態「人造原子」和創新的腔誘導方案，團隊不僅實現了強度可比擬單光子的自發雙光子輻射，更製備出保真度達99.4%的按需觸發糾纏光源。劉順發強調：「99.4%的保真度意味著光子間『心靈感應』強度極高，這為提升量子通信安全性、量子計算可靠性和量子計量精度帶來了巨大潛力。」
《自然》審稿人高度評價該成果為「雙光子研究領域的突破性進展」，並稱讚其「實現了保真度創紀錄的糾纏光子對」。
此項工作由中山大學主導完成。劉進教授為論文通訊作者，王雪華教授提供了重要指導，劉順發副教授為第一作者。研究工作還得到了中科院半導體所、德國多特蒙德大學、天津大學等單位合作者，以及中山大學多名博士研究生和博士後的重要支持。
劉順發表示，團隊下一步將利用這一高保真糾纏光源和高純度雙光子源，深入開展量子精密測量與量子通信應用研究。
