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中国科大实现光量子计算重大突破 单光子源效率首次超越关键阈值
文章字数:584
本报讯(全媒体记者 韩如意)中国科学技术大学潘建伟院士、陆朝阳教授、霍永恒教授等组成的科研团队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,相关综合指标达到了国际最先进水平。这一突破性成果为未来实现通用光量子计算奠定了关键技术基础。
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。然而,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的阈值,可扩展的线性光量子计算才具备可行性。遗憾的是,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。
为攻克这一难题,研究团队创新性地发展了一种可调谐的开放式光学微腔,成功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,有效解决了传统固定式微腔的失谐难题。此外,团队还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。实验结果表明,该单光子源的单光子性优于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1.89dB的强度压缩。相关综合指标达到了国际最先进水平。
国际同行评审专家对该研究成果给予了高度评价,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”,并称赞“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。然而,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的阈值,可扩展的线性光量子计算才具备可行性。遗憾的是,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。
为攻克这一难题,研究团队创新性地发展了一种可调谐的开放式光学微腔,成功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,有效解决了传统固定式微腔的失谐难题。此外,团队还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。实验结果表明,该单光子源的单光子性优于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1.89dB的强度压缩。相关综合指标达到了国际最先进水平。
国际同行评审专家对该研究成果给予了高度评价,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”,并称赞“这些结果无疑是朝着理想单光子源迈出的又一大步”。