研究人员发现了一种巧妙的方法，可使量子点（即微小的发光晶体）无需依赖昂贵复杂的电子设备，就能产生完美受控的光子流。通过使用精确序列的激光脉冲，该团队能够"告诉"量子点如何精确发射光线，使该过程更快、更便宜且更高效。这一进展有望为超安全通信及探索物理极限的实验等更具实用性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小组的维卡斯·雷梅什（Vikas Remesh）领导，剑桥大学、林茨约翰内斯开普勒大学及其他机构研究人员参与的国际研究团队，现已展示了一种规避这些限制的优雅解决方案。他们的方法采用名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，无需任何主动开关组件。该团队通过生成具有优异单光子特性的高质量双光子态，验证了此项技术。
"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，随后利用偏振控制的受激脉冲确定性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。"能在光子学小组完成我的硕士论文是段非凡经历，"阿雷纳斯回忆道，他作为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成员，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，这是推动量子点光源实际应用的重要进展，"研究负责人维卡斯·雷梅什强调。展望未来，研究人员计划将该技术拓展至利用特殊设计的量子点生成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——多路独立光子流可实现与不同方的同步安全通信，同时对验证量子力学基本原理至关重要的多光子干涉实验意义重大，"因斯布鲁克光子学研究组负责人格雷戈尔·韦斯（Gregor Weihs）阐述道。
这项发表于《npj Quantum Information》的研究凝聚了量子光学、半导体物理与光子工程领域的专业力量，并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。