單光子發射器成果與進展(二)

單光子發射器成果與進展(二):利用電信波長實現量子糾纏光子，促進量子通訊技術發展

• 電信波長的糾纏光子對在量子資訊、量子通訊、分散式量子運算與量子增強感測的實現中扮演關鍵角色。唯有在有效時間內維持高保真度的量子糾纏態，才能透過量子中繼器與量子糾纏交換技術進一步延展傳輸距離，進而支撐跨長距離安全傳輸的通訊協定。為此，可靠的按需式糾纏光子源至關重要，必須克服發射器的機率性限制，確保與量子中繼器的同調操作，並最大化量子網路的通信效能。
• 電信 O 波段 (1260–1360 nm) 具備低色散與低光纖損耗的優勢，是長距離網路傳輸的理想波段。基於此條件，採用具位點可控性的奈米線量子點發射器，展現了在近紅外線 (NIR-I) 波段操作並於電信 O 波段產生明亮單光子與糾纏光子對的能力。透過超導奈米線單光子偵測器 (SNSPD) 與量子態層析技術，成功解析糾纏光子對受量子點精細結構分裂 (FSS) 的顯著影響。研究顯示其偏振態振盪週期為 890 ps，對應能量為 4.65 μeV，驗證了偏振糾纏特性；並獲得 Φ⁺ 貝爾態最大保真度 85% 與 75% 併發度。此外，亦證實藉由 p 殼層激發，可在雙激子–激子級聯發射中實現高度糾纏。
• 此成果確立了 InAsP/InP 奈米線量子點作為電信波長糾纏光子源的可行性。透過選擇性區域氣–液–固外延技術進行奈米線生長，不僅有效改善傳統因晶格失配導致的量子點隨機分布問題，亦可精確控制量子點位置並利用波導效應提升亮度。整體結果凸顯奈米線量子點在電信波段拓展至量子通訊應用的潛力與可擴展性。