麦格理大学领导的国际研究团队展示了一种将普通激光转换为真正的量子光的新方法。

他们的方法使用由砷化镓制成的纳米厚的薄膜，砷化镓是一种广泛用于太阳能电池的半导体材料。他们将薄膜夹在两个镜子之间以操纵进入的光子。

光子与半导体中的电子 - 空穴对相互作用，形成称为极化子的新的嵌合粒子，其携带来自光子和电子 - 空穴对的性质。极化子在几皮秒后衰减，它们释放的光子表现出不同的量子特征。

该团队的研究成果发表在Nature Materials杂志 上。

虽然目前这些量子特征很弱，但这项工作开辟了按需生产单光子的新途径。

“按需生产单光子的能力对量子通信和光量子信息处理的未来应用非常重要，”物理和天文学系的副教授Thomas Volz和该论文的资深作者说。“想想坚不可摧的加密，超高速的计算机，更高效的计算机芯片，甚至是功耗最低的光学晶体管。”

目前，单光子发射器通常由材料工程创建 - 其中材料本身以内置“量子”行为的方式组装。

但是这种标准方法在越来越小的尺度上面临严重的限制，因为通过纯材料工程生产相同的单光子发射器是极具挑战性的。

“这意味着，一旦我们能够增加我们正在生产的量子特征的强度，我们的方法就可以更大程度地适应大规模扩展。我们或许可以通过光子纳米结构工程而不是通过直接材料工程从半导体制造相同的量子发射器，“来自Macquarie和该论文的第一作者的Guillermo Munoz Matutano博士说。

“虽然现实世界的应用程序还有一段距离，但我们的论文描述了一个重要的里程碑，特别是极化子社区在过去的十到十五年里一直在等待。极地相互作用强烈以至于它们可以在光子上印记量子特征的体制迄今尚未获得，并为该领域的研究人员开辟了一个全新的游乐场，“托马斯说。