中国科大首次实现超越线性光量子计算损失容忍阈值的高效率单光子源

　　中国迷信技能年夜学潘建伟、陆向阳、霍永恒等正在国际上初次完成效率超出可扩大线性光量子计较丧失容忍阈值的高机能单光子源，相干综合指标到达了国际最早进程度，为将来完成通用光量子计较奠基了要害技能根蒂根基。相干研究结果于2月28日正在线颁发于国际学术期刊《天然·光子学》上。

　　光子作为量子信息处置惩罚的重要载体，具备速率快、室温操作、抗情况滋扰强等上风，但光子易丧失的物理特征不断是年夜范围光量子计较的焦点应战。实践标明，单光子源的效率必需高于2/3的阈值，可扩大的线性光量子计较才具有可行性。然而，历经近半个世纪的技能攻关，此前一切肯定性全同单光子源的效率始终未能冲破该阈值，成为制约光量子计较成长的要害停滞。

图.左：单光子源体系示用意；右：单光子源效率超出丧失容忍阈值（红线）

　　为霸占该难题，研究团队成长了一种可调谐的开放式光学微腔，完成了量子点与微腔正在谐振频次及空间定位的两重精准耦合，解决了传统固定衰落腔的掉谐难题。此外，团队成长了一种脉冲整形引发技能，使单光子源的全体机能获得显著晋升。该单光子源的单光子性优于98.0%，光子全异性优于98.6%，体系效率到达71.2%，提取效率到达80.6%，初次冲破了2/3的丧失容忍阈值，并完成了1.89 dB的强度压缩。相干综合指标到达了国际最早进程度。

　　审稿人高度评估这项研究事情，以为“完成光源体系效率高于光量子计较中损耗容忍阈值是一个里程碑（Achieving a source system efficiency above the threshold required for compensating for photon loss in photonic quantum computing is certainly a milestone）” ，“这些成果无疑是朝着抱负单光子源迈出的又一年夜步（These results are certainly another significant step towards the ideal single-photon source）”。

　　本项研究得到了国度天然迷信基金委、科技部、中国迷信院、安徽省、上海市等的撑持。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41566-025-01639-8