研究人员发现了一种巧妙的方法，可使量子点（发光微晶体）在不依赖昂贵复杂电子设备的情况下，产生完全受控的光子流。通过采用精确的激光脉冲序列，该团队能够"告诉"量子点如何精确发射光线，使该过程更快速、更低成本且更高效。这一突破有望为超安全通信、探索物理学边界的实验等更实用的量子技术打开大门。
由因斯布鲁克大学实验物理系光子学研究组的维卡斯·雷梅什（Vikas Remesh）领导，并汇聚了剑桥大学、林茨约翰内斯·开普勒大学及其他研究机构科研人员的国际研究团队，现已展示了一种规避这些局限性的巧妙解决方案。他们的方法采用一种名为受激双光子激发的纯光学技术，无需任何主动开关组件即可直接从量子点产生不同偏振态的光子流。该团队通过生成具有优越单光子特性的高质量双光子态，验证了他们的技术。
"该方法首先通过精确计时的激光脉冲激发量子点以形成双激子态，随后施加极化控制的刺激脉冲，确定性地触发所需偏振态的光子发射，"该研究的共同第一作者优素福·卡利（Yusuf Karli）和伊克尔·阿维拉·阿雷纳斯（Iker Avila Arenas）解释道。"在光子学研究组完成我的硕士论文是一段非凡的经历，"曾参与2022-2024届'安全可靠光子学'伊拉斯谟世界联合硕士项目的阿雷纳斯回忆道，他在因斯布鲁克进行了为期6个月的研究。
"该方案的精妙之处在于，我们将复杂性从单光子发射后昂贵且引入损耗的电子元件转移到了光学激发阶段，这是在推动量子点光源走向实际应用道路上迈出的重要一步，"该研究的首席研究员维卡斯·雷梅什强调。展望未来，研究人员计划将该技术扩展到使用特殊设计的量子点产生任意线性偏振态的光子。
"这项研究在安全量子密钥分发协议中具有直接应用价值——多个独立光子流能实现与不同方的同时安全通信；同时它也可用于多光子干涉实验，这对验证量子力学基本原理至关重要，"因斯布鲁克光子学研究组负责人格雷戈尔·韦斯（Gregor Weihs）阐释道。
这项发表于《npj量子信息》期刊的研究，体现了量子光学、半导体物理与光子工程领域的专业协作成果。工作获得了奥地利科学基金（FWF）、奥地利研究促进署（FFG）及欧盟研究计划的支持。