單光子源，為量子精密測(cè)量奠定基礎(chǔ)

近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉、陸朝陽(yáng)等與國(guó)外學(xué)者合作，在同時(shí)具備高純度、高不可分辨、高效率的單光子源器件上觀察到強(qiáng)度壓縮，為基于單光子源的量子精密測(cè)量奠定了基礎(chǔ)。

單光子源是光量子信息技術(shù)中的關(guān)鍵器件，也是量子精密測(cè)量的重要資源。量子精密測(cè)量中的一個(gè)重要方向是減少探測(cè)有限粒子而引起的統(tǒng)計(jì)漲落——散粒噪聲。壓縮態(tài)是壓制散粒噪聲的另一量子資源。其中，有一類壓縮態(tài)被稱為強(qiáng)度壓縮，可以將光子數(shù)抖動(dòng)降低到散粒噪聲以下。

1979年，有國(guó)外學(xué)者預(yù)言，單個(gè)二能級(jí)系統(tǒng)的共振熒光中可觀察到強(qiáng)度壓縮。但由于共振熒光的產(chǎn)生、提取和收集等過(guò)程中帶來(lái)的光子數(shù)損失，直接觀測(cè)強(qiáng)度壓縮一直以來(lái)是個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

科研人員在前期工作的基礎(chǔ)上，研發(fā)了高品質(zhì)單光子源，通過(guò)直接測(cè)量共振熒光，證明了0.59 dB的強(qiáng)度壓縮在第一物鏡處的壓縮量達(dá)到3.29 dB。這是科學(xué)家首次在該體系直接觀測(cè)到強(qiáng)度壓縮，為基于單光子源的精密測(cè)量奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，也為在極低光功率下定義發(fā)光強(qiáng)度坎德拉這一基本國(guó)際單位提供了新的路徑。