先是打破了一项天下记录——实现了光纤通信波段光子的时—频模式复用存储，将光纤通信波段固态量子存储的容量提升至1650个模式数。

最近，又拿下了一个领域“首次”——成功研制出氮化镓量子光源芯片，使得此类光源的输出波长范围从25.6纳米增加到100纳米，并有望实现单片集成。

对电子科技大学根本与前沿研究院教授、天府绛溪实验室量子互联网前沿研究中央主任周强来说，关键指标数据的一次次攀升，意味着离真正的量子互联网越来越近。

打破现有制造技能，在国际上首次将氮化镓利用到量子光源芯片上，如何做到？

他们盯上传统材料新运用

有一句话广为流传：遇事未定，量子力学。
虽然只是戏谑，但也证明，在人们眼中，量子天下有多么神秘与繁芜。

在量子天下里，量子纠缠是最为诡秘的存在，连爱因斯坦都称其为“鬼魅般的超距浸染”。
普通来说，处于量子纠缠状态的两个粒子，就像一对孪生双胞胎，时候保持着极度精准、毫无偏差的“心灵感应”，并且随对方做出相应变革。
依托这些特性搭建起的量子互联网，比较传统互联网自然更加快速、安全。

在量子互联网的研究中，要产生量子纠缠，就须要发射纠缠光子的“灯泡”——量子光源器件。

周强先容，量子光源作为量子信息载源，是量子互联网中不可或缺的主要组成部分。
当前，国际上的量子光源研究正处于快速发展阶段，各种新颖的技能路线和材料平台不断呈现。
“近年来，小型化、器件化的可集成量子光源成为该领域的研究热点，我们也想有所打破。
”

“龙光学”—量子纠缠产生过程。
龙象征氮化镓环，个中一条龙接管泵浦光子（左），另一条龙发射纠缠光子（右）。

一幅“二龙戏珠”的示意图，用以阐明该器件中产生量子纠缠的物理过程：在微环器件上，左边的“龙”接管泵浦激光光子，右边的“龙”发射出纠缠光子。

图中，两条“龙”围起一个圆环，象征其实验中的微环器件，其选用的材料便是氮化镓。
这是国际上首次将氮化镓材料利用于量子光源芯片的研制。

氮化镓在科学界并不是“籍籍无名”。
2014年，诺贝尔物理学奖颁发给三位科学家，以表彰他们发明蓝色发光二极管（LED），并因此带来新型的节能光源，而氮化镓正是制作蓝光二极管的材料。

作为第三代半导体材料，氮化镓具有高非线性系数和宽透明窗口。
经典物理中大放异彩的材料，是否能够用于量子信息时期？

周强团队创造，通过合理设计波导构造，氮化镓可以实现量子纠缠光子的产生，而微环构造可用于增强光场与物质的相互浸染，因此可利用氮化镓微环的非线性过程和场增强效应制备高性能的量子光源。

在不断“追新”之路上，他们离量子互联网又近了一点点。

基于氮化镓微环的量子纠缠光源。
激光器发射的激光输入到氮化镓微环谐振器，通过氮化镓的自发非线性效应产生关联/纠缠光子对，由双光子干涉实验对其纠缠特性进行验证。

持续进步，艰辛满满

目前，量子光源芯片多利用氮化硅材料研制，与之比较，氮化镓量子光源芯片在输出波长范围等关键指标上取得打破，输出波长范围从25.6纳米增加到100纳米，为量子互联网的培植供应了更多波长资源，知足更多用户采取不同波长接入量子网络的需求。
“换句话说，新研制的‘量子灯泡’可以点亮更多‘量子房间’。
”周强阐明。

看似眇小的进步，要做到并不随意马虎。

周强先容，氮化镓量子光源芯片的制备根本是高品质因子和低损耗微腔的研制，其关键点在于高晶体质量的氮化镓薄膜制备以及氮化镓波导的刻蚀工艺。

个中，蓝宝石衬底，是量子光源芯片的“底座”，氮化镓须要在上面“安家”“成长”。
但两种不同的晶体要“生活”在一起，随意马虎产生晶格失落配这样的“摩擦”，难以天生高质量氮化镓薄膜。
为减少薄膜的毛病，提高其晶体质量，他们在研究中加入了一个“缓冲层”，终极得到了用于这次量子光源研制的高晶体质量氮化镓薄膜。

通过不断迭代电子束曝光和干法刻蚀工艺，经历了上百次的探索和调试，研究团队占领了高质量氮化镓晶体薄膜成长、波导侧壁与表面散射损耗等技能难题，成功得到了低损耗氮化镓光波导和百万品质因子的氮化镓光学微腔，进而实现了氮化镓量子光源的制备。

辛劳没有空费。
研究团队创造，氮化镓不仅可以用于激光输出、光学滤波和单光子探测等光学功能，还能够制备量子光源，知足全集成光子量子芯片的需求。
大容量量子存储中继、多波长量子光源……随着一个个成果的取得，大容量、长间隔、高保真量子互联网培植的“四川方案”正在形成。

周强说，接下来，他和团队还要连续努力攻关，改进氮化镓成长工艺，优化氮化镓的成长过程，并探索在单一芯片上实现量子光的天生、操控和检测，进一步研究氮化镓芯片在量子互联网中的性能。

正如LED点亮了天下，他期待这一新创造，连续“照亮”量子互联网。

来源：川不雅观新闻