摘要
确定性和高度不可分辨的单光子源是实现量子计算和固态量子网络的重要前提条件。作为“人造原子”的半导体自组装量子点，具有良好的光学性质和高度的稳定性，易于集成到具有高品质因子的纳米微腔中，容易获得相干性质好且亮度高的单光子。此外，半导体量子点能够囚禁单个电子，利用不同电子自旋态之间的光跃迁，可以作为光子-自旋比特的接口，用作扩展量子网络的结点。在量子点单光子源的早期研究阶段里，科学家们主要通过非共振的光激发方式产生单光子，这种单光子由于在发光过程中需要从高的激发态弛豫到基态激发态，然后才发出一个单光子。非辐射的弛豫过程导致了光子发射时间的抖动和声子散射引起的能级退相位，从而降低了光子的品质，光子全同性只能达到70%左右，无法进一步应用于可扩展量子信息处理。2008-2009年，美国得克萨斯大学C.K. Shi小组和剑桥的卡文迪许实验室分别通过侧向激发和极化滤波实现了连续共振激发单子点，避免了弛豫过程并且观测到了著名的Mollow triplets。然而这种连续的单光子源无法在量子信息获得高效的使用。为此，我们在国际上首次发展了一套新颖的量子点脉冲共振光学激发、多重滤波技术，同时解决了单光子源的确定性和高品质这两个基本问题。实验产生的单光子源信噪比超过300:1，二阶关联函数小于1.5%，光子全同性优于97%，论文于2013年发表在nature Nanotechnology杂志上。本文第一部分引言介绍研究背景；第二部分介绍单光子源的原理、特点以及在量子信息和量子计算领域的应用；第三部分介绍自主装半导体量子点；第四部分介绍不同的非共振光激发技术；第五部分介绍脉冲共振荧光技术和我们实验的结果；最后一部分是整个工作的总结。
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