記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校潘建偉、陸朝陽(yáng)教授等和德國(guó)維爾茲堡大學(xué)、英國(guó)劍橋大學(xué)相關(guān)小組合作，在國(guó)際上首創(chuàng)雙色脈沖相干激發(fā)理論，為光和原子的相互作用等基礎(chǔ)量子光學(xué)問(wèn)題的研究打開(kāi)了新思路。研究組通過(guò)該方法在微腔耦合的半導(dǎo)體量子點(diǎn)體系上實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了無(wú)激光背景的高效率和高品質(zhì)的單光子源，為實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算能力的量子計(jì)算這一國(guó)際學(xué)術(shù)界稱(chēng)之為“量子稱(chēng)霸”的里程碑目標(biāo)提供了新工具。相關(guān)論文近日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然·物理》上。

利用電磁脈沖共振驅(qū)動(dòng)和操縱量子比特被廣泛應(yīng)用于包括離子阱、固態(tài)缺陷、超導(dǎo)量子線(xiàn)路等各種物理體系的量子信息技術(shù)。然而，基于單色光的共振激發(fā)方法在提升光子品質(zhì)的同時(shí)，激發(fā)光會(huì)帶來(lái)本底噪聲，一般需要高精度的極化濾波去除，因而會(huì)導(dǎo)致50%的效率損失。這個(gè)效率損失使操縱多個(gè)光子的成功率下降，成為以“波色取樣”任務(wù)實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典計(jì)算能力的“量子霸權(quán)”目標(biāo)的重要障礙。

為了解決這個(gè)長(zhǎng)期存在的前沿問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了雙色脈沖相干激發(fā)方法，采用兩個(gè)相位鎖定的雙色失諧脈沖激發(fā)量子二能級(jí)系統(tǒng)。通過(guò)理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，發(fā)現(xiàn)雙色失諧脈沖結(jié)合不僅可以抵消失諧，有效驅(qū)動(dòng)二能級(jí)量子系統(tǒng)，同時(shí)，因?yàn)轭l率上沒(méi)有和單光子重疊，可直接通過(guò)頻率濾波將激光有效濾除，從而得到高品質(zhì)的單光子。

這個(gè)全新的方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)為光和二能級(jí)原子的相互作用等基礎(chǔ)量子光學(xué)問(wèn)題提供了新的手段，也向著“量子霸權(quán)”的科學(xué)目標(biāo)邁進(jìn)了堅(jiān)實(shí)的一步。