量子点（半导体纳米结构）作为按需发射单光子的光源，在光子量子计算领域极具前景。然而，其固有特性——每个量子点发射光子的波长（颜色）存在差异——阻碍了利用多个量子点直接生成所需的多光子态。传统解决方案依赖单个量子点结合快速电光调制器进行时空复用，但这类调制器成本高昂、需高度定制、效率不高且引入显著损耗，成为技术瓶颈。

因斯布鲁克大学格雷戈尔·韦希斯（Gregor Weihs）教授团队联合多国研究机构，开发了一种突破性的纯光学技术——“受激双光子激发”，成功从单个量子点直接生成高质量的多光子态。该技术巧妙规避了传统电光调制器的限制。其核心在于：利用精确计时的激光脉冲序列激发量子点形成双激子态，随后应用偏振受控的受激脉冲，确定性触发发射具有特定偏振态的光子流。实验成功生成了具有优异单光子特性的双光子态，验证了该技术的有效性。该成果在安全量子密钥分发（支持多方同时通信）和多光子干涉实验（验证量子力学基本原理）中具有直接应用价值。这项研究发表在 npj Quantum Information 期刊上。

核心实验方法：双激子态激发与偏振控制
该技术的核心操作流程如下：

1.双激子态制备： 使用精确计时的激光脉冲序列激发目标量子点，使其处于双激子（biexciton）量子态。

2.偏振受控受激发射： 向处于双激子态的量子点施加一个偏振状态受控的受激（stimulating）激光脉冲。该脉冲确定性地触发量子点发生级联辐射（cascade emission），释放出一对光子。

3. 光子态调控： 通过调控受激脉冲的偏振状态，即可直接控制所发射光子对的偏振态（如HH, HV, VV等），无需任何后置的主动开关（如电光调制器）。

实验装置

技术突破与优势
本研究的核心创新与优势在于：

1.原理创新：规避主动调制， 首创“受激双光子激发”机制，完全摒弃了对高成本、高损耗、需定制的快速电光调制器的依赖，实现了纯光学调控的多光子态生成。

2.方法革新：复杂性前移， 将生成多光子态的核心复杂性从发射后的电子操控（调制器）前移至光学激发阶段（激光脉冲序列与偏振控制）。这种“前端控制”策略显著降低了系统复杂度和损耗，提高了实用性和鲁棒性。

3.性能优异：高质量光子源：，成功生成具有优异单光子特性（高纯度、高不可区分性）的高质量双光子态，满足量子信息处理对光源的关键要求。

4.应用直接：赋能量子技术， 该技术为安全量子密钥分发（实现多方同时通信）和关键的多光子干涉实验（验证量子力学基?。┨峁┝烁咝?、实用的光子源解决方案。

被动解复用概念示意图。

性能验证与应用场景
实验验证及技术应用场景如下：

光子态质量： 成功生成了高质量的双光子态，并验证了其优异的单光子特性（纯度、不可区分性等关键指标）。

技术特性： 实现了对发射光子对偏振态的直接、确定性控制（如HH, HV, VV等），无需任何后处理。

核心优势： 相比传统电光调制方法，显著降低了系统复杂性、成本和光学损耗。

直接应用：

安全量子密钥分发 (QKD)： 生成的独立可控光子流可同时与多个参与方建立安全通信信道。

多光子干涉实验： 为进行验证量子力学基本原理（如量子非局域性、量子纠错）所必需的多光子干涉实验提供了高效光源。

扩展潜力： 计划通过设计特定量子点结构，将技术扩展到生成具有任意线性偏振态的光子流。

本研究开发的“受激双光子激发”技术，成功克服了传统量子点多光子态生成方法对电光调制器的依赖及其带来的效率、成本和复杂性瓶颈。通过纯光学手段（双激子激发与偏振受控受激）直接从量子点生成高质量、偏振可控的多光子态，将系统复杂性前移至光学激发端。该技术不仅验证了高质量双光子态的生成，其直接应用价值在于推动安全多方量子通信和关键多光子量子实验的发展，代表了量子点光源实用化进程中的重要突破。

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