中国科大实现量子光学重大突破：成功研制电泵浦片上集成高亮度纠缠光源

　　近日，中国科学技术大学在量子信息科学领域取得一项里程碑式进展——研究团队成功实现了电泵浦的片上集成高亮度纠缠光子对光源。这项成果标志着我国在实用化、集成化量子光源的研发道路上迈出了关键一步，为未来大规模、可扩展的量子信息技术的实际应用奠定了坚实的器件基础。
 

　　纠缠光子对是量子信息处理的核心资源，如同量子世界的“纠缠双生子”，其状态无论相隔多远都保持高度关联。它们在量子计算、量子通信、精密测量等领域具有不可替代的作用。然而，要实现这些技术的规模化应用，必须克服传统纠缠光源在体积、功耗、稳定性和集成兼容性等方面的局限。以往高性能纠缠光源多依赖于复杂庞大的光学平台和激光泵浦，难以与微型化的片上光子集成电路有效融合。
 

　　中国科大的研究团队通过精巧的设计与前沿的纳米加工技术，成功攻克了这一系列挑战。他们的突破主要体现在三个方面：
 

　　首先，实现了高效的“电泵浦”机制。 与通常需要外部大型激光器提供光能来激发光子产生的“光泵浦”方式不同，该团队研发的光源可以直接通过注入电流来驱动产生纠缠光子对。这类似于我们日常电子产品的工作方式，极大地简化了系统结构，降低了功耗和体积，是走向芯片化、器件化的核心一步。
 

　　其次，完成了“片上集成”的先进架构。 研究团队将产生纠缠光子的核心功能单元——包括新型量子光源和调控光路的微纳结构——直接制备在了一片微小的芯片上。这种高度集成化的设计，不仅使系统变得极其紧凑和稳定，抗环境干扰能力强，而且为未来与多种光子功能元件(如调制器、探测器)进行大规模单片集成铺平了道路，是构建真正意义上的“量子光子芯片”的关键。
 

　　第三，保证了“高亮度”的优异性能。 在实现电驱动和片上集成的同时，该光源产生的纠缠光子对速率(亮度)达到了国际先进水平。高亮度意味着在单位时间内能获取更多可用的纠缠光子资源，这对于提升量子密钥分发的成码率、加速量子模拟与计算的速度至关重要。
 

　　这项研究工作的深远意义在于，它将理想中的量子光源特性——小型化、低功耗、高稳定、易集成——变成了现实。采用电泵浦的片上集成纠缠光源，有望像当年的集成电路革命一样，推动量子信息技术从实验室的精密“光学平台”走向产业化的“芯片平台”，极大加速量子计算系统、城域量子通信网络、集成量子传感等前沿技术的实用化进程。
 

　　该成果充分展现了中国科大在量子科技前沿领域的深厚积累与创新能力，是我国科研人员在该领域持续深耕、勇攀高峰的又一重要体现。它不仅为后续研制更复杂的集成量子光学系统提供了全新的工具和平台，也为我国在全球量子科技竞争中持续保持领先优势注入了新的动力。