儀器儀表商情網(wǎng)報道  中國科學(xué)院量子信息重點實驗室設(shè)計了一種新型的量子中繼方案。該實驗室何力新研究組基于量子點雙激發(fā)的級聯(lián)過程，提出實現(xiàn)可擴(kuò)展的量子點糾纏光源方案，可構(gòu)建新型的量子中繼器。
       量子糾纏光源在量子通訊、量子計算中有非常重要的應(yīng)用，是量子信息處理中的重要資源。傳統(tǒng)的糾纏光源主要由參量下轉(zhuǎn)換過程實現(xiàn)。但這種糾纏光源是概率性的，有可能產(chǎn)生高階冗余的光子對，從而導(dǎo)致量子通訊和量子計算出現(xiàn)錯誤。利用半導(dǎo)體量子點的雙激子自發(fā)輻射過程可以實現(xiàn)可控的、確定性的糾纏光源，比目前使用的參量光下轉(zhuǎn)換方法更為優(yōu)越。但是實現(xiàn)量子點糾纏光源有個根本性的困難，即在量子點中，偏振方向垂直的兩個光子在能量上存在微小的差別（即激子的精細(xì)結(jié)構(gòu)），會破壞光子對的糾纏特性。
       何力新研究組深入研究了精細(xì)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生機(jī)制，推導(dǎo)出了量子點中激子精細(xì)結(jié)構(gòu)和偏振角在單軸應(yīng)力下的唯象理論，并且給出了在外壓下具有最小精細(xì)結(jié)構(gòu)的量子點的簡單判據(jù) [Phys. Rev. Lett. 106, 227401 (2011)]。受到這個工作的啟發(fā)，德國的Trotta小組實現(xiàn)了可控的量子點糾纏光源。但是由于每個量子點的發(fā)光能量都不一樣，無法將不同量子點的糾纏光子對用于實現(xiàn)量子中繼。最近通過對應(yīng)力調(diào)節(jié)量子點微觀機(jī)制的理解，何力新研究組在理論上證明了利用一組特殊的組合應(yīng)力可以在大范圍調(diào)節(jié)量子點發(fā)光能量的同時，將任意量子點的精細(xì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)到接近于零，這樣就解決了實現(xiàn)可擴(kuò)展量子點糾纏光源的關(guān)鍵困難。他們同時提出了一個在目前技術(shù)能力下完全可以實現(xiàn)的可擴(kuò)展糾纏光源的裝置，利用該裝置可以將不同量子點產(chǎn)生的糾纏光子級聯(lián)起來，從而可實現(xiàn)量子中繼、遠(yuǎn)距離的糾纏分發(fā)、高效率的多光子糾纏生成等，為量子點確定性糾纏光源的實用化鋪平了道路。
       中科院量子信息重點實驗室博士生王建平為文章的第一作者。這項工作得到國家基金委、中科院、科技部和教育部的資助。

             (a)量子點雙激發(fā)級聯(lián)過程　                           (b) 量子中繼器