[科普中国]-我国研究人员实现室温下的电驱动单光子源

新华社杭州11月21日电（记者朱涵）高品质的单光子源是实现光量子信息技术应用的基础。浙江大学研究人员实现了室温下基于胶体量子点的电驱动高纯度单光子源，为研发实用化、集成化的单光子源开辟一条新路。相关论文日前发表于《自然通讯》杂志。

单光子源与我们日常所见的传统光源不同。太阳光、电灯等发出的是“抱团”的光子，而单光子在确定的时间内最多发射一个光子。光子“单行”，才能实现量子通信、光量子计算机等新一代技术所依赖的量子效应。

胶体量子点是一种发光性能极好的纳米晶体材料。科学家的目标是让单个的量子点在室温下通过电激发，高效发出一个光子。半导体中有自由电子和空穴两种电流载体，在量子点中，如果电子与空穴复合，就会发出光子。由于通常状态下，半导体材料中的电子比空穴“跑”得快，想要在单个量子点中制造和谐的“复合”，必须想办法平衡两者速率。

在浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，记者看到了一片片指甲盖大小的透明器件，厚度不到一毫米的结构中，包含了研究人员巧妙的设计：他们将单个的胶体量子点用绝缘层包裹起来。这个绝缘层放慢了电子的“步伐”，同时也阻止了电子与空穴的直接复合而产生“杂光”。在2.6伏电压的驱动下，单个的胶体量子点成功被激发，显示屏幕上出现针尖大小的亮点，正是胶体量子点发出的一个个“单行”的光子。这一巧妙的设计，成功保证了高纯度单光子的产生。

据介绍，制备新型量子光源不需要苛刻工作环境，样品的制备可以通过便捷的溶液旋涂法完成。在光量子技术实用化、集成化的需求面前，这一新型光源纯度高、制备工艺简单、工作电压低等特征展现了特别的优势。

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