Dènyèman, ekip quantum dot quantum informatique ki te dirije pa Hu Chengyong nan Beijing Quantum Information Science Academy (ki refere yo kòm "Akademi an") te reyalize yon nouvo sous limyè pwopòsyon-yon lazè-konvèti yon sèl-sous foton{-pa itilize efè a ki pa lineyè satire ak yon sèl efè switching pwopòsyon nan yon sèl foto {{4}. Sous sa a montre yon tan koerans ultralong (258±2 mikrosgond) ak omojeneite foton solid, ak yon sèl-pèfòmans foton rive nan nivo pi bon nan sous foton konvansyonèl emisyon espontane-ki baze sou yon sèl-. Li kenbe pwomès kòm yon sous limyè pwopòsyon estanda pou aplikasyon pou entènèt pwopòsyon. Nan dat 18 novanm 2025, rezilta rechèch yo te pibliye nan Optica anba tit "Konvèti limyè lazè nan foton sèl ak tan koerans ultralong."
Foton sèvi kòm transpòtè ideyal pou transmisyon enfòmasyon pwopòsyon ak machin enpòtan pou pwosesis enfòmasyon pwopòsyon. Yon sèl-sous foton fòme eleman debaz teknoloji pwopòsyon yo tankou enfòmatik pwopòtik optik, enfòmatik pwopòtik distribiye, kominikasyon pwopòsyon, ak mezi presizyon pwopòtik. Kounye a, preparasyon yon sèl-sous foton depann prensipalman sou de apwòch teknik: youn se metòd pwobabilite ki baze sou espontane parametrik down-konvèsyon (SPDC) oswa espontane kat-ond melanje (SFWM); lòt la se metòd detèminist ki baze sou emisyon espontane ki soti nan yon sèl-sistèm pwopòsyon, tankou atòm frèt, pyèj ion, pwen pwopòsyon, oswa sant koulè. Nan dènye ane yo, sous foton emisyon-tip pwopòsyon pwen sèl- te fè gwo pwogrè nan fason pou reyalize sous foton sèl ideyal, ki montre prèske 100% yon sèl foton-pite ak idantite foton. Sepandan, sous foton ki baze sou emisyon-sèl-sous foton yo toujou fè fas a limit: kontrent pa de fwa lavi eksiton, tan premye -koerans lòd yo a trè kout (sèlman dè dizèn a dè santèn de pikosgond), epi idantite foton yo sansib a degradasyon nan bri chaj ak bri vire. Devlopman Entènèt pwopòsyon nan lavni depann sou kominikasyon pwopòsyon aderan ki baze sou entèferans de-foton oswa yon sèl-foton, ki mande sous foton sèl-ak koerans ekselan ak idantite foton solid. Sous foton sèl-ki baze sou emisyon-aktyèlman gen difikilte pou yo ranpli egzijans sa yo nèt. Malgre ke lazè yo genyen yon koerans eksepsyonèl, yo pa kapab dirèkteman atténue nan eta foton sèl lè l sèvi avèk eleman optik lineyè.
Pou abòde defi sa yo, ekip rechèch la te kolabore ak Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, pwopoze ak reyalize yon twazyèm metòd pou preparasyon yon sèl -sous foton: konvèsyon lazè-sous foton sèl- ki baze sou (LCSPS). Kontrèman ak estrikti mikrokavite optik tradisyonèl yon sèl-bò yo ki souvan itilize nan sous foton emisyon-tip sèl-, ekip la te fèt yon mikrokavite optik simetrik doub-[gade Figi 1(a)]. Estrikti sa a efektivman siprime gaye lazè nan kavite a san yo pa konte sou filtè polarizasyon orthogonal. Apre refleksyon nan sistèm kouple mikrokavite pwopòsyon dot-, lazè a dirèkteman konvèti nan yon foton sèl [gade Figi 1(a)], ki montre pwopriyete eksepsyonèl sa yo: yon tan koerans ultra-long [258±2 μs, gade Fig. 2(b)], foton solid [924.30.30. Fig. 2(c)], ak pafè sèl -pite foton [g(2)(0)=0.030±0.002, gade Fig. 1(e)]. Tout done reprezante rezilta mezi anvan tout koreksyon.
Prensip fonksyònman lazè-sous foton sèl-konvèti a ka eksplike kalitatif dapre nonlinearite satire ak efè chanjman sèl-foton nan yon sèl pwen pwopòsyon: Lè yon sèl foton kominike ak pwen pwopòsyon an epi reflete pa, foton ensidan ki vin apre yo transmèt nan eta a eksitasyon ki antre nan eta satire a. Pwosesis sa a lakòz limyè reflete a montre yon konpòtman anti-koerans, ki montre yon sèl-karakteristik foton, pandan y ap limyè transmèt la montre efè koerans, ki posede plizyè-pwopriyete foton. Mekanis fizik pwofon ki kache a soti nan entèferans pwopòsyon ant eta aderan (sa vle di, lazè) ak eta milti-foton. Pwosesis entèferans sa a efektivman siprime pwobabilite pou plizyè -konpozan foton parèt nan jaden limyè reflete a, transfòme jaden limyè lazè reflete a an foton sèl.
Lè yo eritye premye -koerans lòd ak idantite foton solid nan lazè, sous foton konvèti lazè-konvèti yon sèl-yo ka lajman aplike nan divès pwotokòl kominikasyon pwopòtik ki baze sou entèferans-, yon sèl-foton faz-etalaj rada pwopòsyon, ak mòd-7} sous foto ki fèmen. Yo kenbe pwomès kòm sous limyè pwopòsyon estanda pou pwochen entènèt pwopòsyon.
Figi 1
(a) Chema estrikti ak prensip fonksyònman sous foton lazè-konvèti sèl-; (b) Scanning imaj mikwoskòp elektwonik nan aparèy la; (c) Spèkt refleksyon aderan nan diferan entansite kondwi, ki montre yon rapò chanjman foton sèl 50:1 -; (d) Valè zewo g(2)(0) nan dezyèm -fonksyon korelasyon lòd jaden limyè reflete a kòm yon fonksyon detuning lazè; (e) Dezyèm -fonksyon korelasyon lòd g(2)(t) nan jaden limyè reflete a nan entansite kondwi ki ba.
Figi 2 (a) Koerans premye-lòd yon sèl-sous foton ki karakterize pa entèferometri Mach-Zehnder; (b) Demonstrasyon ke lazè-konvèsyon-tip sèl-sous foton pataje menm tan koyerans ak lazè kondwi a, reyalize atravè entèferometri eterodin reta ak mezi konyensidans ki rezoud tan-; (c) Evolisyon de -vizibilite entèferans foton ak diferans tan emisyon, ki pwouve omojèn foton solid sous la.
Premye otè papye sa a se Wang Mannan ak Li Yanfeng, etidyan doktora nan Institute of Quantum Information, ak otè korespondan Hu Chengyong, yon chèchè nan menm enstiti a. Ko-otè yo enkli Zeng Chuanyu, yon etidyan doktora nan Institute of Quantum Information; Huang Guoqi, yon etidyan doktora nan Beijing University of Posts and Telekominikasyon; enjenyè Liu Li, Wang Wenyan, ak Ji Weijie ki soti nan Enstiti enfòmasyon kwantik; osi byen ke chèchè postdoktoral Liu Hanqing, chèchè Ni Haiqiao ak Niu Zhichuan ki soti nan Enstiti Semiconductors, Akademi Syans Chinwa. Travay sa a te sipòte pa Fondasyon Syans Natirèl Beijing ak Pwogram Nasyonal R&D nan Lachin.
