将传统激光转换为量子光。免费技术图书馆新闻

将普通激光转化为量子光

04.03.2019

一个国际科学家团队展示了一种将传统激光器发出的光转换为所谓的量子光的新方法。这种光的一个特征是其光子具有相同的量子特性，与这些粒子的其他特性相比，这些特性脱颖而出。这种新方法使用由砷化镓制成的仅几纳米厚的薄膜，砷化镓是一种广泛用于太阳能电池的半导体材料。该薄膜放置在两个反射镜层之间，它们共同形成一个平面光学谐振器。

激光的光子与出现在半导体中的激子（电子-电子空穴对）相互作用，形成另一种类型的准粒子，称为极化子，其特性继承自光和电子-空穴对的特性。这些极化子在产生几皮秒后会自发坍缩，在这个过程中，会发射出带有量子“签名”的次级光子。

根据现有信息，通过极化子滤光片传输的光的量子特征仍然很弱。但这种方法可以成为在严格规定的时间获得单光子量子光的技术的基础，粗略地说是“按需”。

研究人员之一托马斯沃尔兹说：“按需产生单光子的能力对于未来的光学量子计算和量子通信技术极为重要。甚至是功耗最低的量子晶体管。”

目前，单光子源是由特殊的超材料产生的，其量子行为在这些材料的结构中是“有线的”。这种方法效果很好，直到发射设备的尺寸接近条件最小限制，之后该设备开始产生具有不可接受的大范围特性分布的光子。

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