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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)。
图2 少光子激发下的Rabi振荡曲线
该论文第一作者为量子院博士生王嘉俊，通讯作者为量子院助理研究员吴邦和首席科学家袁之良。其他重要合作者还包括量子院助理研究员王旭杰、工程师刘丽、北京邮电大学博士生黄国奇以及中国科学院半导体所博士后刘汗青、研究员倪海桥和牛智川。该项目得到了国家自然科学基金的支持。
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