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国内纠缠光源发展迟缓 应用场景以科研和政府为主

2025-12-02 18:55      责任编辑:李夕冰    来源:www.newsijie.com    点击:
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国内纠缠光源发展迟缓 应用场景以科研和政府为主
 
  纠缠光源是一种能够稳定产生量子纠缠光子对的光学器件,其输出的光子在偏振、能量、时间或空间等自由度上呈现非经典的关联特性。量子纠缠是量子通信、量子计算和量子精密测量的核心资源。例如,在量子密钥分发(QKD)中,纠缠光子对可实现无条件安全的密钥共享;在量子隐形传态和分布式量子计算中,它们则充当信息传输与协同处理的“桥梁”。理想的纠缠光源需具备高纠缠保真度、高产率、高稳定性以及与现有光子平台的良好兼容性。

  当前主流的纠缠光源技术主要包括基于非线性晶体的自发参量下转换(SPDC)、四波混频(FWM)效应,以及半导体量子点等固态体系。其中,SPDC技术最为成熟,已广泛应用于实验室和早期商用系统,能实现偏振、时间-能量等多种类型的纠缠,但存在光子对产率低、多对发射噪声高等问题。近年来,集成光子学的发展推动了片上纠缠光源的进步——通过在硅、氮化硅或铌酸锂等平台上构建微环谐振器或波导结构,显著提升了光源的紧凑性、稳定性和可扩展性。同时,电泵浦量子点纠缠光源的研究也取得突破,有望实现全电控、高纯度的确定性纠缠光子对发射。

  全球纠缠光源领域的竞争格局呈现“科研机构主导基础创新、科技企业加速工程转化”的双轨态势。美国国家标准与技术研究院(NIST)、奥地利因斯布鲁克大学、中国科学技术大学潘建伟团队等在高维纠缠、多光子纠缠等方面持续引领前沿;而PsiQuantum、Xanadu、Toshiba、ID Quantique及中国的问天量子、国盾量子等企业则聚焦于产品化和系统集成。各国政府亦通过国家级量子计划(如美国《国家量子倡议法案》、欧盟“量子旗舰计划”、中国“十四五”量子专项)大力扶持相关技术研发,形成以中美欧为主导的三极竞争格局。

  随着量子通信网络在全球范围内的部署提速,对高性能纠缠光源的需求迅速增长。金融、政务、国防等领域对高安全等级通信的迫切需求,推动了基于纠缠的QKD系统从试点走向实用。此外,量子计算原型机对多光子纠缠态的依赖,也促使科研用户对高亮度、高保真纠缠源提出更高要求。根据新思界产业研究中心发布的《2025年中国纠缠光源市场专项调研及企业“十五五规划”建议报告》显示,尽管目前市场仍以科研采购和政府项目为主,但随着标准化进程推进和成本下降,未来3-5年内有望在城域量子网络、卫星量子通信等场景中实现规模化应用。

  新思界产业研究员认为,未来,纠缠光源将朝着高集成度、高效率、多功能融合的方向演进。基于薄膜铌酸锂、硅光等平台的混合集成纠缠芯片,有望实现与经典光通信系统的无缝对接;而人工智能辅助的光源设计与实时调控技术,将进一步提升纠缠性能的稳定性与自适应能力。长远来看,随着量子互联网架构逐步明晰,纠缠光源作为其“核心引擎”,将在连接量子处理器、存储器和用户终端中扮演不可或缺的角色,成为支撑下一代信息技术基础设施的关键组件。
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