自發(fā)雙光子輻射（STPE）是一種二階量子輻射過程，在天體物理、原子物理和量子技術(shù)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價值。尤其值得關(guān)注的是，單量子輻射源按需產(chǎn)生 STPE 的機制，長期以來被認為將徹底革新光子量子科學與技術(shù)。
2025 年 7 月 9 日，中山大學物理學院劉進教授團隊（王順發(fā)副教授為第一作者）在 Nature 期刊發(fā)表了題為：Quantum correlations of spontaneous two-photon emission from a quantum dot 的研究論文。
該研究提出了一種全新的腔誘導自發(fā)雙光子輻射（STPE）方案，在國際上率先實現(xiàn)與單光子輻射強度相當?shù)淖园l(fā)雙光子輻射，研發(fā)出保真度高達 99.4% 的按需觸發(fā)式新型微納量子糾纏光源。
這一成果為新一代量子精密測量技術(shù)的發(fā)展，以及功能化光量子信息處理芯片的構(gòu)建提供了關(guān)鍵支撐。
在這項新研究中，研究團隊報道了一種與競爭性單光子輻射亮度相當?shù)?STPE 現(xiàn)象，該現(xiàn)象源自確定性地耦合于高品質(zhì)微柱腔的單個半導體量子點。這一發(fā)現(xiàn)源于微腔中強烈的真空漲落效應(yīng)，能夠直接驅(qū)動雙激子躍遷至基態(tài)。
通過光子統(tǒng)計測量，研究團隊在腔量子電動力學體系中揭示了與 STPE 相關(guān)的量子特性。更值得關(guān)注的是，研究團隊利用 STPE 構(gòu)建了新型糾纏量子光源，可同時實現(xiàn)自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換源近乎完美的糾纏保真度（99.4%），以及原子量子輻射源所需的按需光子輻射特性。
總的來說，該研究深化了對量子體系中雙光子過程的理解，有望通過非線性量子輻射賦能光子量子技術(shù)的發(fā)展。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09267-6
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