斯图加特大学与维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学的研究团队在斯图加特大学Stefanie Barz教授带领下，展示了一种工作于电信C波段的单光子源。研究称，该器件在按需触发产生单光子的同时，实现了电信C波段确定性单光子源中迄今报道最高的光子不可区分性表现，为可扩展光子量子计算与量子通信提供了关键器件进展。Barz表示，缺乏高质量、按需工作的C波段光子源长期制约量子光学实验室相关研究，而新技术有望消除这一障碍。

不可区分性与按需生成的需求

研究团队指出，在量子技术应用中，光子在各项属性上的高度一致性是实现干涉效应的基础。高质量干涉会改变特定测量结果出现的概率，是量子计算与量子网络等方案的核心要求。因此，能够稳定产生高度同质光子、并可在需要时触发发射的光源，被视为构建多光子协议的重要条件。

论文第一作者、斯图加特大学研究人员Nico Hauser及其同事报告称，他们实现的光源兼具两项实用特征：可按需产生单光子，且发射波长与现有电信基础设施兼容。

电信C波段集成带来的长期挑战

为与支撑信息社会的光纤网络集成，光子源通常需要在电信C波段（约1550纳米）工作，以利用硅酸盐光纤在该波段的低损耗特性。研究团队表示，基于量子点的单光子源在较短波长范围（780–960纳米）已能实现接近理想的光子特性，但将同等性能扩展到电信波段一直存在困难。

概率性方案与确定性方案的差距

研究介绍，自发参量下转换（SPDC）可产生高质量光子，但其产生过程具有概率性，难以预测目标光子出现的时刻，从而限制了来自不同光源的多光子同步，影响需要同时使用多光子的协议实现。

相较之下，确定性光源可在触发时产生光子。尽管已有面向C波段的量子点器件，但研究称其两光子干涉可见度最高约为72%，低于SPDC光源的常规表现，也难以满足部分严格量子协议的要求。Barz表示，新器件突破了这一瓶颈。

器件结构与实验结果

Hauser团队开发的光子源由嵌入铟铝镓砷中的砷化铟量子点构成，并集成在圆形布拉格光栅谐振腔中以增强发射。

团队对不同激发方案进行了系统比较，结果显示，通过晶格基本振动介导的激发方式优于使用高能光直接泵浦量子点。在该工作模式下，研究实现了近92%的原始两光子干涉可见度。研究称，这是迄今电信C波段任何确定性单光子源报道的最高值。

面向同步多光子应用

研究团队表示，上述进展使确定性量子点光源在性能上接近概率性SPDC光源，同时保留按需生成的优势。Hauser称，确定性单光子生成、电信C波段发射与高不可区分性三者的结合，将推动需要大量同步光子的应用，包括基于测量的量子计算以及用于长距离通信的量子中继器等。

相关论文已发表在《自然通讯》（Nature Communications）。