记者2日从北京量子信息科学研究院获悉，该院袁之良团队联合中国科学院半导体所牛智川团队，在固态量子光源研究上取得重要进展，成功研发出一款高效率、高纯度的双光子发射器。这项工作在单量子点发射体实现双光子态领域迈出了关键一步，具有里程碑意义。相关研究成果于当日发表在国际期刊《自然·材料》上。
量子光源是量子科技的核心器件之一，确定性双光子光源在量子测量、量子成像以及量子生物医学等领域都有着关键作用。传统光源在产生双光子时，容易出现多余光子干扰，难以实现纯净、稳定的双光子输出，而利用单量子点又长期面临效率低、双光子纯度不足等技术难题。
针对这一瓶颈，科研团队创新地采用了独特的激发方式来激发半导体量子点微柱腔结构，让单个电子空穴对确定性地进入长寿命的暗激子状态，从而更高效、更精准地实现双激子态填充。同时，研究团队利用能级简并的特性，让单一共振模式同时增强两级光子辐射，在保证光子纯净度的同时，大幅提升了双光子的发射效率。
实验结果表明，这款新型量子光源表现出极强的双光子聚束效果，在脉冲激发条件下，98.3%的发射光子都以成对形式出现，双光子发射效率达到29.9%，是目前国际上固态量子光源中兼顾高纯度与高效率的顶尖水平。科研团队还通过理论模型完整解释了这一发光机制，为后续优化提供了清晰的理论依据。
该项目得到国家自然科学基金等支持。此次突破有望进一步推动我国量子光源实用化发展，为未来量子精密测量、量子成像等技术落地提供重要支撑。
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