單光子波長轉換首次實現

　　美國國家標準和技術研究院（NIST）10月15日表示，科學家首次將量子源（半導體量子點）產出的波長為1300納米的近紅外單光子轉換成波長為710納米的近可見光光子。這種單光子波長（或顏色）轉換的實現有望幫助開發出擁有量子通信、量子計算和量子計量的混合型量子系統。

　　量子信息處理的兩個重要環節分別是數據經過光子量子狀態編碼后的傳輸，以及數據存儲。在理想的情況下，人們希望獲得既能產出光子又能存儲光子的良好裝置。然而，實際操作中人們卻面臨著挑戰，因為典型的量子存儲器適合于吸收和存儲近可見光光子，與此同時傳輸系統則更適合傳輸近紅外光子，原因是近紅外光子在光纖中傳輸信號損耗小。

　　為滿足上述兩種相互沖突的需求，美國國家標準和技術研究院的研究小組將光纖耦合單光子發生源與增頻單光子探測器相結合。增頻探測器采用強泵浦激光器和特殊非線性晶體可將低頻（長波）光子轉換成高頻（短波）光子，同時還具備高效和高靈敏度特點。

　　研究人員卡迪克·司林尼瓦森表示，量子點能夠作為一個實際的單光子產生源，每次激發出一個量子點，產生一個單光子以釋放能量。過去，人們沒有能力控制光子的波長，但是現在卻能夠根據需要產生單色單光子，并利用光纖將其長距離傳輸，然后改變它的頻率（或波長）。

　　研究人員湯曉和馬利君（音譯）認為，改變光子的波長使得探測更為方便。目前商品化的近紅外單光子探測器存在著信號噪聲大的問題，而近可見光單光子探測器則相當成熟且性能高。在研究小組發表的文章中，他們還介紹了光子波長改變后探測靈敏度提高的情況。