中国科大首次实现高效率单光子源

　　中国科学院院士、中国科学技术大学教授潘建伟，中国科学技术大学教授陆朝阳、霍永恒等在国际上首次实现效率超越可扩展线性光量子计算损失容忍阈值的高性能单光子源，综合指标达到国际最先进水平，为未来实现通用光量子计算奠定了关键技术基础。2月28日，相关研究成果在线发表于《自然-光子学》。

单光子源系统示意图。中国科大供图

　　审稿人高度评价这项研究工作，认为“实现光源系统效率高于光量子计算中损耗容忍阈值是一个里程碑”，“这些结果无疑是朝着理想单光子源迈出的又一大步”。

　　光子作为量子信息处理的重要载体，具有速度快、室温操作、抗环境干扰强等优势，但光子易损失的物理特性一直是大规模光量子计算的核心挑战。理论表明，单光子源的效率必须高于2/3的损失容忍阈值，可扩展的线性光量子计算才具备可行性。然而，历经近半个世纪的技术攻关，此前所有确定性全同单光子源的效率始终未能突破该阈值，成为制约光量子计算发展的关键障碍。

　　为攻克该难题，研究团队发展了一种可调谐的开放式光学微腔，实现了量子点与微腔在谐振频率及空间定位的双重精准耦合，解决了传统固定式微腔的失谐难题。

　　此外，团队发展了一种脉冲整形激发技术，使单光子源的整体性能得到显著提升。该单光子源的单光子性能优于98.0%，光子全同性优于98.6%，系统效率达到71.2%，提取效率达到80.6%，首次突破了2/3的损失容忍阈值，并实现了1.89分贝的强度压缩。相关综合指标达到了国际最先进水平。

　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41566-025-01639-8