本报讯（记者朱汉斌 通讯员李建平）中山大学教授王雪华、刘进团队与合作者创新性提出了腔诱导的自发双光子辐射方案，首次实现与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射，并成功研发出保真度高达0.994的按需触发式新型微纳量子纠缠光源。7月9日，相关研究成果在线发表于《自然》。

传统非线性自发参量下转换过程制备的纠缠光源，在量子力学验证、量子计算、通信和精密测量中发挥了关键作用，但受限于概率性光子产生机制，目前仍存在性能瓶颈。自发双光子辐射作为另一种量子效应，虽在20世纪60年代被提出，但因本质效率远低于单光子辐射，其实现长期面临挑战。

研究团队瞄准双光子辐射高效操控及确定性、高保真度纠缠光源制备这一国际前沿挑战，提出腔诱导的自发双光子辐射方案，利用超高品质光学微腔对光子产生过程进行微纳尺度精细调控，突破传统认知，首次实现与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射，并揭示其量子关联特性，获得超高归一化双光子符合强度。同时，该团队首创量子点级联共振泵浦方案，制备出纠缠保真度创纪录的按需触发式新型纠缠光子对源，为后续构建可扩展、高容错率的集成光量子信息处理芯片提供了关键量子资源。

据介绍，该研究工作面临两个关键挑战，一是需要将位置随机分布的纳米尺寸固态人造原子以小于50纳米的偏差装配到微米直径微腔的指定位置，且微腔频率与双光子辐射通道的频率偏差小于1GHz；二是需要对固态人造原子进行相干光学操控，确定性制备原子激发态，像“光子节拍器”一般让光子辐射保持同步。

研究人员表示，该研究为高保真度纠缠光源和高纯度双光子态的制备开辟了新道路，为理解单光子水平的光与物质非线性相互作用提供了新思路，也为探索更高阶的量子辐射效应提供了可靠平台，将有助于发展新一代量子精密测量技术、构建可扩展的光量子信息处理芯片。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09267-6