3月5日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（簡稱“中國科大”）獲悉，該校潘建偉、陸朝陽、霍永恒等在國際上首次實現(xiàn)效率超越可擴展線性光量子計算損失容忍閾值的高性能單光子源，相關(guān)綜合指標(biāo)達到了國際最先進水平，為未來實現(xiàn)通用光量子計算奠定了關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果已于2月28日發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》上。

光子作為量子信息處理的重要載體，具有速度快、室溫操作、抗環(huán)境干擾強等優(yōu)勢，但光子易損失的物理特性一直是大規(guī)模光量子計算的核心挑戰(zhàn)。理論表明，單光子源的效率必須高于2/3的閾值，可擴展的線性光量子計算才具備可行性。然而，歷經(jīng)近半個世紀(jì)的技術(shù)攻關(guān)，此前所有確定性全同單光子源的效率始終未能突破該閾值，成為制約光量子計算發(fā)展的關(guān)鍵障礙。

為攻克該難題，中國科大研究團隊發(fā)展了一種可調(diào)諧的開放式光學(xué)微腔，實現(xiàn)了量子點與微腔在諧振頻率及空間定位的雙重精準(zhǔn)耦合，解決了傳統(tǒng)固定式微腔的失諧難題。此外，團隊發(fā)展了一種脈沖整形激發(fā)技術(shù)，使單光子源的整體性能得到顯著提升。

數(shù)據(jù)顯示，該單光子源的單光子性優(yōu)于98.0%，光子全同性優(yōu)于98.6%，系統(tǒng)效率達到71.2%，提取效率達到80.6%，首次突破了2/3的損失容忍閾值，并實現(xiàn)了1.89 dB的強度壓縮。相關(guān)綜合指標(biāo)達到了國際最先進水平。

該項研究獲得了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院、安徽省、上海市等的支持。

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合肥在線—合新聞記者 劉小容