記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、陸朝陽教授等和德國維爾茲堡大學(xué)、英國劍橋大學(xué)相關(guān)小組合作，在國際上首創(chuàng)雙色脈沖相干激發(fā)理論，為光和原子的相互作用等基礎(chǔ)量子光學(xué)問題的研究打開了新思路。研究組通過該方法在微腔耦合的半導(dǎo)體量子點體系上實驗實現(xiàn)了無激光背景的高效率和高品質(zhì)的單光子源，為實現(xiàn)超越經(jīng)典計算能力的量子計算這一國際學(xué)術(shù)界稱之為“量子稱霸”的里程碑目標提供了新工具。相關(guān)論文近日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》上。

利用電磁脈沖共振驅(qū)動和操縱量子比特被廣泛應(yīng)用于包括離子阱、固態(tài)缺陷、超導(dǎo)量子線路等各種物理體系的量子信息技術(shù)。然而，基于單色光的共振激發(fā)方法在提升光子品質(zhì)的同時，激發(fā)光會帶來本底噪聲，一般需要高精度的極化濾波去除，因而會導(dǎo)致50%的效率損失。這個效率損失使操縱多個光子的成功率下降，成為以“波色取樣”任務(wù)實現(xiàn)超越經(jīng)典計算能力的“量子霸權(quán)”目標的重要障礙。

為了解決這個長期存在的前沿問題，研究團隊設(shè)計了雙色脈沖相干激發(fā)方法，采用兩個相位鎖定的雙色失諧脈沖激發(fā)量子二能級系統(tǒng)。通過理論和實驗相結(jié)合的研究方法，發(fā)現(xiàn)雙色失諧脈沖結(jié)合不僅可以抵消失諧，有效驅(qū)動二能級量子系統(tǒng)，同時，因為頻率上沒有和單光子重疊，可直接通過頻率濾波將激光有效濾除，從而得到高品質(zhì)的單光子。

這個全新的方法和實驗技術(shù)為光和二能級原子的相互作用等基礎(chǔ)量子光學(xué)問題提供了新的手段，也向著“量子霸權(quán)”的科學(xué)目標邁進了堅實的一步。