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单光子源手艺推动量子通讯生长

2016-11-11

量子通讯中有三项焦点手艺，，，，，，，，划分是单光子源手艺、量子编码和传输手艺、单光子检测手艺。。。。。大宗研究已经证实，，，，，，，，使用单光子源的量子通讯是绝对清静的，，，，，，，，并且具有很高的效率。。。。。由此可见，，，，，，，，理想的单光子源是量子通讯的基础，，，，，，，，其特征的研究具有很高的价值。。。。。

基于清静性方面思量，，，，，，，，为了包管在通讯历程中不会被光子数分束攻击，，，，，，，，理想的单光子源应该严酷知足每个脉冲中仅含有一个光子。。。。。然而，，，，，，，，现阶段大大都实验所用的光源都是经由强烈弱光脉冲衰减获得，，，，，，，，其光子数听从泊松漫衍。。。。。这种光源严酷意义上讲是无法实现单光子脉冲的，，，，，，，，现实做法是只管降低每个脉冲里含有两个以上光子的几率，，，，，，，，降低到不会对清静性爆发影响。。。。。通讯系统中是保存消耗的，，，，，，，，纵然脉冲中含有两个以上的光子也很少带来清静隐患，，，，，，，，别的由于脉冲大多是不含光子的空脉冲，，，，，，，，因此严重降低了密钥分派系统的传输效率，，，，，，，，同时也增添了系统的误码率。。。。。以是高性能单光子源的研究已经成为影响量子通讯生长的主要课题之一。。。。。

量子点单光子源：使用量子点可以稳固地发出单个光子流，，，，，，，，每个光子可由光谱过滤器疏散出来。。。。。与其他单光子源相比，，，，，，，，量子点单光子源具有较高的振子强度，，，，，，，，较窄的谱线宽度，，，，，，，，且不会爆发光退色。。。。。现在的半导体基本上可以笼罩从可见光到红外波段。。。。。

量子点单光子源的研究一直很活跃。。。。。2001年斯坦福大学的科研职员在GaAs衬底上制造出一层发光波长为877nm的InGaAs量子点，，，，，，，，通过激光器发射把激光发射到量子点的台面上。。。。。效果批注，，，，，，，，在激光脉冲的作用下爆发的激子进入一个量子点后，，，，，，，，量子点吸收一个光子后再吸收第二个光子的可能性大大降低，，，，，，，，这使爆发反聚束光子流成为可能。。。。。Toshiba-Cambridge大学的欧洲团结研究小组在2002年接纳量子点结构的LED实现了电注入单光子发射。。。。。2005年他们乐成使用量子点制造出波长在1.3μm通讯波段的单光子光源。。。。。2007年，，，，，，，，我国中科院半导体研究所超晶格国家重点实验室相关研究职员乐成实现了量子点的单光子发射:8K温度下脉冲激光引发InAs单量子点，，，，，，，，可以视察到932nm的单光子发射，，，，，，，，发射速率大于10kHz。。。。。可是，，，，，，，，这一领域仍然有许多灾题需要解决，，，，，，，，好比尺寸、形状的均一性控制，，，，，，，，光谱的单色控制，，，，，，，，以及对低温的要求等。。。。。

纳米天线单光子源：基于SPP共振效应的纳米天线结构可以有用网络光能量，，，，，，，，并将其限制在亚波长标准，，，，，，，，其重大的局域场增强效应为纳米光子学提供了辽阔的应用远景。。。。。

现在，，，，，，，，每个脉冲爆发一个光子的器件已经研制乐成，，，，，，，，问题是怎样将爆发的光子沿某一特定的偏向高效率地发射出去。。。。。光子晶体、介质球、光学微腔结构、金属外貌等都可以改变光场偏向，，，，，，，，而共振光学天线对光场的改变换为局限化。。。。。它可以将入射光场有用限制在亚波长区域，，，，，，，，也可使纳米标准的小颗粒辐射强度显著增强，，，，，，，，同时改变辐射偏向。。。。。实验证实，，，，，，，，天线的等离子模式调到周围分子电子跃迁的频率周围时会爆发共振，，，，，，，，发光分子与天线爆发足够强的耦合，，，，，，，，这样就可以控制发光偏向。。。。。Van Hulst小组将长为80nm的铝制单耦天线靠近一个荧光分子，，，，，，，，通过改变天线与光的耦合方法，，，，，，，，分子发出的光可以被调解90°。。。。。R.Esteban小组于2009年先容了一种金属等离子电线爆发单光子引发的计划，，，，，，，，该计划是在等离子腔中使用金属光学共振原理和避雷针尖端放电理论提出的，，，，，，，，并且给出了数值模拟效果。。。。。随着外貌等离子体的生长，，，，，，，，纳米天线单光子源一定会从理论走向应用。。。。。（文章泉源：人民邮电报）

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