Nature：QD单光子源新突破--不同光源生成全同光子

光量子技术为实现量子通讯技术、量子模拟、量子信息处理等提供一种可靠方法，目前人们成功使用20个单光子实现了玻色子取样，能够在数百公里进行量子密匙分发。实现这种复杂性的光量子技术需要构建包括多光子源、多个光子计数器、大量可辨别的单光子的体系。全同光子(identical photons)对于众多基于量子物理学的量子技术都非常重要。许多利用量子效应的技术都是基于全同光子。但是产生这样的全同光子极其困难，它们不仅需要具有完全相同的波长(颜色)，形状和偏振也必须匹配。

近日，瑞士巴塞尔大学Richard Warburton领导的研究人员与波鸿鲁尔大学的同事合作，成功创造了来自两个不同且相距较远的源的全同光子。半导体量子点具有较高的亮度和快速产生相干单光子的能力，但是阻碍半导体量子点实现光量子技术体系的问题在于不同量子点产生的单光子之间量子相干作用或者量子干涉作用非常弱。现在，研究人员使用来自两个完全独立的砷化镓(GaAs)量子点的光子，演示了可见度接近1((93.0±0.8)%)的双光子干涉。

通过利用量子干涉，他们展示了光子受控非电路和不同源的光子之间保真度为(85.0±1.0)%的纠缠。双光子干涉可见度足够高，以至于纠缠保真度远高于经典阈值。研究成果以《Quantum interference of identical photons from remote GaAs quantum dots》为题发表在《自然·纳米技术》杂志上。

该研究的第一作者、也是通讯作者博士后研究员翟亮（ Liang Zhai音译）解释说：“近年来，其他研究人员已经用不同的量子点创造出了相同的光子。然而，要做到这一点，他们必须使用光学滤光片从大量光子中挑选出最相似的光子。”这样一来，可用的光子就所剩无几了。据介绍，从两个不同的量子点中生成全同光子只是他们工作的第一步，未来将进一步提高性能。“现在我们全同光子的产量只有1%左右，”巴塞尔大学博士生Gian Nguyen表示，“然而，我们已经有了一个相当好的想法，即未来如何提高产量”。这将使双光子方法为不同量子技术的潜在应用做好准备。

在这项创新性研究中，我们非常荣幸，Single Quantum Eos系统能作为其实验中非常重要的一环---单光子探测。非常感谢研究小组对Single Quantum产品的认可：

💡Dr. Liang Zhai, about the results and the usage of our Single Quantum Eos:

We like the system a lot — the low time-jitter and small dark counts are the key to many of our measurements!

For many photon-based quantum technologies, it is important that all the photons involved in an application are identical with respect to each other. In recent work, we have succeeded in creating identical photons using different sources which can be widely separated in space.

For our experiment, in particular, the measured interference visibility is sensitive to the dark counts of detectors, and the Single Quantum Eos system behaves very good in this respect -- the dark count is negligible compared to our count rates. 

Meanwhile, the low time-jittering provides a high accuracy for the experiment: it allows us to precisely match the arrival time of the photons from two remote quantum dots, which is the key to achieving the high interference visibility. 

Having four very similar detectors in one pack is also very beneficial for us. 

It allows us to perform several coincidence measurements using combinations of different channels at the same time – this reduces the measurement time for our CNOT gate demonstration.