研究人员发现了一种巧妙方法，可使量子点（即微型发光晶体）在不依赖昂贵复杂电子设备的情况下，产生受完美控制的光子流。通过采用精密序列的激光脉冲，该团队能够直接"指令"量子点精确释放光线，使该过程更快、更经济且更高效。此项突破将为更实用的量子技术打开大门——从超安全通信到探索物理学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局限性的精妙解决方案。他们的方法采用名为"受激双光子激发"的纯光学技术，可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形成双激子态，随后利用偏振控制的刺激脉冲确定性触发所需偏振态的光子发射，"研究第一作者优素福·卡利（Yusuf Karli）和伊克尔·阿维拉·阿雷纳斯（Iker Avila Arenas）解释道。"在光子学小组完成硕士论文的这段经历非常棒，"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，曾在因斯布鲁克进行为期六个月的研究。
"该方案的卓越之处在于，我们将复杂性从单光子发射后昂贵且会造成损耗的电子元件转移到了光学激发阶段，"本研究首席研究员维卡斯·雷梅什指出，"这是推动量子点光源在实际应用中更趋实用的重要进展。"展望未来，研究人员计划将该技术扩展至采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——多个独立光子流可实现与不同方的同步安全通信；同时也可应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组长格雷戈尔·韦斯（Gregor Weihs）阐释道。
这项发表于npj量子信息的研究凝聚了量子光学、半导体物理和光子工程领域的协作成果。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。