在硅芯片边缘产生原始量子光源

你所能得到光的最小单位是一个光子，其本质如此黯淡以至于它对人类来说是不可见的。虽然这些细微的能量是不可察觉的，但对于携带量子信息来说是有用的。理想情况下，每个量子信使都是相同的，但是没有一种简单的方法来产生一串相同的光子。当利用制造的芯片产生单个光子时，这种需求是尤其具有挑战性的。

现在，联合量子研究所（JQI）的研究人员已经展示了一种新的方法，使得不同的装置能够重复发射几乎相同的单光子。由联合量子研究所的研究员Mohammad Hafezi领导的研究小组制造了一个硅芯片，用来引导光绕着设备的边缘运行，这种情况下，它会在本质上被保护免受干扰。此前，Hafezi和他的同事们表明，这种设计可以降低光信号退化的可能性。9月10日发表在《自然Nature》杂志的一篇在线论文中，研究小组解释说，保护芯片边缘的光的相同物理学原理也确保了可靠的光子产生。

研究人员在芯片上配置硅环以发射高质量的光子，可用于量子信息处理。图片来源：联合量子研究所。

单光子是量子光的一个例子，它不仅仅是暗淡的光。这种区别与光的来源有很大关系。美国陆军研究实验室的研究员、这项研究的合著者Elizabeth Goldschmidt说：“我们日常生活中遇到的大部分光都充满了光子。但是，与灯泡不同，有些光源实际上发射光，一次发射一个光子，这只能用量子物理来描述，”

许多研究人员正在致力于构建可靠的量子光发射器，以便能够隔离和控制单光子的量子特性。戈德施密特解释说，这种光源对于未来的量子信息器件以及进一步理解量子物理学的奥秘可能很重要。Goldschmidt说，“现代通信很大程度上依赖于非量子光。类似地，我们中的许多人相信，任何类型的量子通信应用都需要单光子。”

当光束通过某些材料时，科学家们可以使用自然的颜色变化过程产生量子光。在这个实验中，研究小组使用硅，这是一种常见的材料，工业上选择来引导光线，将红外激光转换成一对不同颜色的单光子。