与非线性晶体光源不同，这种半导体器件可以单个量子发射器产生光子对。
过去十年间，研究人员已能娴熟地制造按需发射单光子的器件，这是量子计算的关键要素之一。然而，可靠地同时产生恰好两个光子仍是一项挑战。
如今，中国研究人员开发出一种装置，其行为宛如一座微型光子对工厂。实验中，该器件发射的光中有98.3%以光子对的形式出现，这是固态器件迄今达到的最纯净结果之一。 光子对极具价值，因为它们可以相互关联或纠缠，意味着它们表现得如同步调一致的伙伴。例如，"纠缠的双光子系统在时间和能量上都保持着永恒的同步。这一特性在精密测量和量子成像中被证明是无价的，"该研究的作者之一、北京量子信息科学研究院首席科学家袁之良向媒体表示。
此外，这样的光子对可以实现超安全通信、更灵敏的量子传感器以及高度先进的医学成像技术。 通过展示迄今为止最高效的固态双光子源之一，研究人员向量子光子学的实际应用又迈进了一步。 同时制造两个光子为何如此困难
该腔通过珀塞尔效应增强了这一过程，提高了光子发射的速率。关键的创新在于引导量子点进入一种称为暗激子的长寿命量子态。 简单来说，这种状态像一个临时的等待室，不容易发光。被激发的电子不会立即释放光子，而是可以在那里停留足够长的时间，直到另一个电子到来。 研究人员使用精心调谐的激光脉冲和一种称为偏振选择p壳层激发的技术，将电子引导进入这种暗态。一旦两个电子同时占据量子点，它们就形成了双激子态。
然后，该状态通过两步级联衰减，快速相继释放出两个光子。由于量子点位于光学微腔内，受激双光子过程也可以增强发射，进一步提高了光子之间的关联性。 结果令人瞩目。实验表明，收集到的光中有98.3%以光子对的形式出现。光子对产生效率达到29.9%，是该类系统中报道的最佳水平之一。 测得的双光子关联值g²(0)约为3.97，表明有很强的光子对发射。总体而言，98.3%的发射光子属于光子对。换句话说，该系统有效地扮演了一个微型双光子工厂的角色，以极高的纯度释放成对的光子。 "通过利用量子点微腔中双激子布居的暗态路径，产生了明亮的高纯度光子对，为迈向实用的双光子源提供了一条有前景的途径，"研究作者指出。
技术仍需改进
尽管性能令人印象深刻，但该器件仍存在局限性。它目前只能在低于10开尔文（接近液氦条件）的极低温度下运行。 为了实际应用，科学家们希望将工作温度提升至接近液氮水平（高于77开尔文），这将使该技术的部署变得更容易、更廉价。
研究人员现在计划进一步提高光子对的质量，并探索能够实现更高温度运行的新材料。如果成功，他们的工作将使实用的按需光子对源更接近现实。
