在量子领域，一对光子能表现出类似心灵感应的特性，即使相隔遥远，测量其中一个，另一个也会瞬间响应。这种量子纠缠在量子计算、通信和精密测量中具有关键作用。

中山大学物理学院王雪华、刘进教授团队提出了一种新的腔诱导自发双光子辐射方案，在国际上首次实现与单光子辐射强度相当的自发双光子辐射，研制出按需触发式新型微纳量子纠缠光源，其保真度达到99.4%。

相关成果于7月9日在线发表于《自然》杂志，为新一代量子精密测量技术的发展及功能化光量子信息处理芯片的构建提供了重要基础。

相较于让光子随机配对，该团队选择直接培育具备量子关联的“双胞胎”光子。某些特殊材料，例如该研究采用的“人造原子”结构，有概率在同一时刻发射两个紧密关联的光子，这种现象被称为自发双光子辐射。

尽管早在20世纪60年代已有理论预言，但因原子通常一次只辐射一个光子，双光子产生概率极低，实验上难以观测。近40年来，众多研究团队未能取得实质性进展。

半导体材料生长与器件加工技术的进步为该研究提供了关键支持。研究人员设计了超高品质的光学微腔，并在微纳尺度调控光子产生过程。该微腔为双光子生成构建了专属通道，将辐射效率从不足0.1%提升至约50%，实现了可控触发的纠缠光子对源。

这项研究基于纳米尺寸的固态“人造原子”结构，提出了腔诱导的自发双光子辐射方案，首次实现与单光子辐射强度相当的双光子辐射，突破了传统认知，制备出保真度高达99.4%的按需触发式纠缠光子对源。

这一指标表明纠缠光子的心灵感应强度极高，显示出该技术在提升量子通信安全性、量子计算可靠性以及量子计量精度方面的潜力。

《自然》杂志审稿人高度评价该项成果，认为其是‘双光子研究领域的突破性进展’，并实现了‘保真度创纪录的纠缠光子对’。

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