北京量子信息科学研究院袁之良团队实现半导体量子点的脉冲少光子相干操纵

2025/11/21 9:30:42 14039: 来源：北京量子信息科学研究

摘要：在固态量子网络中，光子与量子比特之间的双向相干控制具有重要意义，而这依赖于可在少数光子水平下工作的光子-发射器接口。

　　【仪表网研发快讯】近日，北京量子信息科学研究院(以下简称“量子院”)光量子通信与器件袁之良团队基于自主研发的低反射率微柱腔器件，成功实现了对半导体量子点-微腔耦合系统的脉冲少光子相干操控，且无需任何背景激光抑制条件。2025年11月14日，相关研究成果以“Coherent manipulation of a quantum dot with few photons in a low-reflectivity micropillar cavity”为题，发表于《Laser & Photonics Reviews》。

　　在固态量子网络中，光子与量子比特之间的双向相干控制具有重要意义，而这依赖于可在少数光子水平下工作的光子-发射器接口。量子点-微腔耦合体系因其高输入耦合效率，为实现该接口提供了可行路径。然而，腔的反射通常会引入背景激光干扰。为解决该问题，研究团队采用低反射率(1%)、输入耦合效率高(97%)的微柱腔系统，直接开展脉冲共振荧光实验(图1)。

图1 低反射微柱腔—量子点耦合性能测试

　　在脉冲宽度为量子点激子寿命两倍的条件下，该系统在保持高单光子纯度(g2(0)=0.2)的同时，实现了每个脉冲5.6个入射光子水平的光学非线性阈值。当脉冲宽度进一步缩短至与量子点寿命相当时，研究团队仅用9个光子激发即观测到清晰的Rabi振荡现象(图2)。该成果有望推动基于量子点-腔界面的偏振依赖型光量子器件的发展，例如偏振编码单光子源与光子簇态光量子计算等关键组件。此前，团队利用同类低反射率微柱腔器件，实现了少光子激励条件下Mollow 三重态的直接观测(Optica, 2023, 10, 1118)，并验证了团队提出的共振荧光统一理论模型(Nature Communications, 2025, 16, 6453)。