美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院（NIST）10月15日表示，科學(xué)家首次將量子源（半導(dǎo)體量子點(diǎn)）產(chǎn)出的波長為1300納米的近紅外單光子轉(zhuǎn)換成波長為710納米的近可見光光子。這種單光子波長（或顏色）轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)有望幫助開發(fā)出擁有量子通信、量子計(jì)算和量子計(jì)量的混合型量子系統(tǒng)。研究論文發(fā)表在《自然—光子學(xué)》上。

?

量子信息處理的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)分別是數(shù)據(jù)經(jīng)過光子量子狀態(tài)編碼后的傳輸，以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在理想的情況下，人們希望獲得既能產(chǎn)出光子又能存儲(chǔ)光子的良好裝置。然而，實(shí)際操作中人們卻面臨著挑戰(zhàn)，因?yàn)榈湫偷牧孔哟鎯?chǔ)器適合于吸收和存儲(chǔ)近可見光光子，與此同時(shí)傳輸系統(tǒng)則更適合傳輸近紅外光子，原因是近紅外光子在光纖中傳輸信號(hào)損耗小。

?

為滿足上述兩種相互沖突的需求，美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院的研究小組將光纖耦合單光子發(fā)生源與增頻單光子探測器相結(jié)合。增頻探測器采用強(qiáng)泵浦激光器和特殊非線性晶體可將低頻（長波）光子轉(zhuǎn)換成高頻（短波）光子，同時(shí)還具備高效和高靈敏度特點(diǎn)。

?

研究人員卡迪克·司林尼瓦森表示，量子點(diǎn)能夠作為一個(gè)實(shí)際的單光子產(chǎn)生源，每次激發(fā)出一個(gè)量子點(diǎn)，產(chǎn)生一個(gè)單光子以釋放能量。過去，人們沒有能力控制光子的波長，但是現(xiàn)在卻能夠根據(jù)需要產(chǎn)生單色單光子，并利用光纖將其長距離傳輸，然后改變它的頻率（或波長）。

?

研究人員湯曉和馬利君（音譯）認(rèn)為，改變光子的波長使得探測更為方便。目前商品化的近紅外單光子探測器存在著信號(hào)噪聲大的問題，而近可見光單光子探測器則相當(dāng)成熟且性能高。在研究小組發(fā)表的文章中，他們還介紹了光子波長改變后探測靈敏度提高的情況。