研究人员发现了一种巧妙的方法，可使量子点（即微小发光晶体）无需依赖昂贵复杂的电子设备，即可产生受控完美的光子流。通过采用精确序列的激光脉冲，该团队能直接"告诉"量子点如何发射光线，使该过程更快、更经济且更高效。这一突破有望为更实用的量子技术开辟道路——从超安全通信到探索物理极限的实验皆可实现。
由因斯布鲁克大学实验物理系光子学小组的维卡斯·雷米什（Vikas Remesh）领导，并包括来自剑桥大学、林茨约翰内斯开普勒大学及其他研究机构人员组成的国际研究团队，现已展示了一种规避这些局限性的巧妙解决方案。他们的方法采用了一种称为受激双光子激发的纯光学技术，直接从量子点生成不同偏振态的光子流，无需任何有源开关元件。该团队通过生成具有优异单光子特性的高质量双光子态，验证了他们的技术。
"该方法工作原理是：首先用精确计时的激光脉冲激发量子点以产生双激子态，随后通过偏振控制刺激脉冲确定性地触发所需偏振态的光子发射，"该研究的第一作者优素福·卡利（Yusuf Karli）和伊克尔·阿维拉·阿雷纳斯（Iker Avila Arenas）解释道。"在光子学小组进行硕士论文研究对我来说是一次绝妙的经历，"伊克尔·阿维拉·阿雷纳斯回忆道，他曾是2022-2024届伊拉斯谟世界光子学安全可靠性与防护联合硕士项目的学员，并在因斯布鲁克度过了6个月。
"这种方法尤为精巧之处在于，我们将复杂性从单光子发射后昂贵、引起损耗的电子元件转移到了光学激发阶段，这是在使量子点光源更适用于现实应用方面迈出的重要一步，"该研究的首席研究员维卡斯·雷米什指出。展望未来，研究人员设想扩展该技术，利用特殊设计的量子点生成具有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，其中多个独立光子流可实现与不同方的同时安全通信；同时也可应用于多光子干涉实验，这类实验对于检验量子力学基本原理至关重要，"因斯布鲁克光子学研究小组负责人格雷戈尔·韦斯（Gregor Weihs）解释说。
这项发表于npj Quantum Information的研究代表了量子光学、半导体物理和光子工程领域的专业协作成果。该工作得到了奥地利科学基金（FWF）、奥地利研究促进署（FFG）以及欧盟研究计划的支持。