在量子科技领域，一项突破性成果近日由中山大学物理学院的王雪华与刘进教授团队揭晓。他们设计并实现了一种创新的方案，通过腔诱导，成功引发了自发双光子辐射，其强度竟能与单光子辐射相媲美。这一成果不仅在国际顶级期刊《自然》杂志上发表，还展示了一种新型微纳量子纠缠光源，其保真度惊人地达到了99.4%。
量子世界中的奇妙现象之一是量子纠缠，它让一对光子如同拥有心灵感应的双胞胎，无论相隔多远，测量其中一个，另一个立刻会产生相应的反应。这种特性在量子计算、量子通信和量子精密测量等多个领域，都扮演着不可或缺的角色。然而，尽管量子纠缠的重要性不言而喻，但其实现却极具挑战性。
研究团队发现，某些特殊材料，特别是他们采用的“人造原子”结构，在特定条件下有可能同时发射两个紧密相关的光子，即自发双光子辐射。尽管早在20世纪60年代，就有科学家预言了这一现象的存在，但由于原子更倾向于一次只发射一个光子，因此双光子的产生概率极低，几乎难以在实验中观测到。
然而，随着半导体材料生长与器件加工技术的飞速发展，研究团队得以克服这一难题。他们设计了一种超高品质的光学微腔，并在微纳尺度上精细调控光子的产生过程。这种光学微腔为双光子的产生提供了专属通道，极大地提高了双光子的辐射效率，从原本的小于0.1%提升至约50%。这一突破使得制备可控触发的纠缠光子对源成为可能。
论文的第一作者、中山大学物理学院副教授刘顺发表示，他们的研究基于纳米尺寸的固态“人造原子”结构，提出了一种全新的腔诱导自发双光子辐射方案。这一方案不仅突破了传统认知中“光子辐射的二阶量子过程必然远弱于一阶过程”的局限，还成功制备出了保真度高达99.4%的按需触发式新型纠缠光子对源。这一指标的达成，意味着他们的纠缠光子“心灵感应”的强度极高，同时也展示了这项技术在提升量子通信安全性、量子计算可靠性和量子计量精度等方面的巨大应用潜力。
