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仪表网 研发快讯】中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳、霍永恒等在国际上首次实现效率超越可扩展线性
光量子计算损失容忍阈值的高性能单光子源，相关综合指标达到了国际最先进水平，为未来实现通用光量子计算奠定了关键技术基础。相关研究成果于2月28日在线发表于国际学术期刊《自然·光子学》上。
光子作为量子信息处理的重要载体，具有速度快、室温操作、抗环境干扰强等优势，但光子易损失的物理特性一直是大规模光量子计算的核心挑战。理论表明，单光子源的效率必须高于2/3的阈值，可扩展的线性光量子计算才具备可行性。然而，历经近半个世纪的技术攻关，此前所有确定性全同单光子源的效率始终未能突破该阈值，成为制约光量子计算发展的关键障碍。
图.左：单光子源系统示意图；右：单光子源效率超越损失容忍阈值(红线)
为攻克该难题，研究团队发展了一种可调谐的开放式光学微腔，实现了量子点与微腔在谐振频率及空间定位的双重精准耦合，解决了传统固定式微腔的失谐难题。此外，团队发展了一种脉冲整形激发技术，使单光子源的整体性能得到显著提升。该单光子源的单光子性优于98.0%，光子全同性优于98.6%，系统效率达到71.2%，提取效率达到80.6%，首次突破了2/3的损失容忍阈值，并实现了1.89 dB的强度压缩。相关综合指标达到了国际最先进水平。
审稿人高度评价这项研究工作，认为“实现光源系统效率高于光量子计算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)” ，“这些结果无疑是朝着理想单光子源迈出的又一大步(These results are certainly another significant step towards the ideal single-photon source)”。
本项研究获得了国家自然科学基金委、科技部、中国科学院、安徽省、上海市等的支持。
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