量子通信领域取得进展：科学家制造出90%相同的光子

研究团队利用双激子衰变，并以受控方式实现了它，从而产生相同的光子。

来自巴塞尔大学、波鸿鲁尔大学和帕德博恩大学的研究人员联手在量子通信领域取得重大突破，生成了90%相同的光子对。

这些几乎不可区分的粒子可用于实现量子纠缠或量子干涉，而这些是量子通信所需的关键现象。

我们对量子物理的理解为计算和传感开辟了新前沿。

科学家正在研究不同材料，以在量子层面存储和处理信息，并使用了从囚禁离子到中性原子、从超导电路到光子等多种方法作为量子比特或量子位。

光子是最容易操作的信息载体之一。

然而，要将其用于量子通信，它们必须具有完全相同的性质，或者说彼此之间应当是“不可区分的”。

此前生成这些光子的尝试成果有限，因为这些光子要么失焦，要么只是暂时相关。

来自巴塞尔大学、波鸿鲁尔大学和帕德博恩大学研究人员的合作努力，借助半导体量子点解决了这一障碍。

利用双激子衰变

研究人员使用带有光学谐振器的半导体量子点，利用一种称为“双激子衰变”的过程来生成几乎不可区分的光子。

在这一过程中，由一个由两个束缚激子组成的分子发生衰变，并释放出一个激子和一个光子。

“量子点常被描述为半导体中的人工原子，可以生成单个光粒子，”帕德博恩大学功能光子结构教授斯特凡·舒马赫解释说。

“通过将其集成到专门的光学腔中——类似于激光器中的光学腔——本研究中的光发射过程被专门加速并受到控制。

”

激子由电子和电子空穴组成，在这一过程中，量子点被双重激发，随后这种激发发生衰变。

双激子级联因此会一个接一个地产生两个光子。

更重要的是，这些光子对可以像按键一样按需产生，这对于部署到新时代技术中很有用。

可调纯度

该团队进一步推进了巴塞尔大学实验凝聚态物理教授理查德·沃伯顿关于量子点与光学腔相互作用的研究。

虽然这项工作帮助在多个领域取得了突破性进展，但该合作研究团队利用双激子衰变科学，以受控方式促进其衰变。

这帮助研究人员实现了90%的不可区分性，相比此前实现的60%不可区分性有了重大提升。

更高的光子不可区分性意味着数据处理中的错误更少。

“结果与理论预测表现出极好的一致性，并为生成具有更高不可区分性的光子指明了道路，”沃伯顿在一份新闻稿中补充说。

“它们表明，双激子衰变能够产生非常高质量的光子——前提是系统通过腔得到适当控制。

”

“我们发现，所生成光子的纯度也可以利用谐振器进行优化，并且只受半导体晶格振动（声子）的限制，”帕德博恩大学混合量子光子器件负责人克劳斯·约恩斯说，他也参与了这项工作。

“这种被称为‘腔馈入’的现象，必须在未来设计中加以考虑，然后可以系统地进一步最小化。

”

研究成果发表在《物理评论应用》杂志上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！

量子通信领域取得进展：科学家制造出90%相同的光子

来自巴塞尔大学、波鸿鲁尔大学和帕德博恩大学的研究人员联手在量子通信领域取得重大突破，生成了90%相同的光子对。

这些几乎不可区分的粒子可用于实现量子纠缠或量子干涉，而这些是量子通信所需的关键现象。

我们对量子物理的理解为计算和传感开辟了新前沿。

科学家正在研究不同材料，以在量子层面存储和处理信息，并使用了从囚禁离子到中性原子、从超导电路到光子等多种方法作为量子比特或量子位。

光子是最容易操作的信息载体之一。

然而，要将其用于量子通信，它们必须具有完全相同的性质，或者说彼此之间应当是“不可区分的”。

此前生成这些光子的尝试成果有限，因为这些光子要么失焦，要么只是暂时相关。

来自巴塞尔大学、波鸿鲁尔大学和帕德博恩大学研究人员的合作努力，借助半导体量子点解决了这一障碍。

利用双激子衰变 研究人员使用带有光学谐振器的半导体量子点，利用一种称为“双激子衰变”的过程来生成几乎不可区分的光子。

在这一过程中，由一个由两个束缚激子组成的分子发生衰变，并释放出一个激子和一个光子。

“量子点常被描述为半导体中的人工原子，可以生成单个光粒子，”帕德博恩大学功能光子结构教授斯特凡·舒马赫解释说。

“通过将其集成到专门的光学腔中——类似于激光器中的光学腔——本研究中的光发射过程被专门加速并受到控制。

” 激子由电子和电子空穴组成，在这一过程中，量子点被双重激发，随后这种激发发生衰变。

双激子级联因此会一个接一个地产生两个光子。

更重要的是，这些光子对可以像按键一样按需产生，这对于部署到新时代技术中很有用。

可调纯度 该团队进一步推进了巴塞尔大学实验凝聚态物理教授理查德·沃伯顿关于量子点与光学腔相互作用的研究。

虽然这项工作帮助在多个领域取得了突破性进展，但该合作研究团队利用双激子衰变科学，以受控方式促进其衰变。

这帮助研究人员实现了90%的不可区分性，相比此前实现的60%不可区分性有了重大提升。

更高的光子不可区分性意味着数据处理中的错误更少。

“结果与理论预测表现出极好的一致性，并为生成具有更高不可区分性的光子指明了道路，”沃伯顿在一份新闻稿中补充说。

“它们表明，双激子衰变能够产生非常高质量的光子——前提是系统通过腔得到适当控制。

” “我们发现，所生成光子的纯度也可以利用谐振器进行优化，并且只受半导体晶格振动（声子）的限制，”帕德博恩大学混合量子光子器件负责人克劳斯·约恩斯说，他也参与了这项工作。

“这种被称为‘腔馈入’的现象，必须在未来设计中加以考虑，然后可以系统地进一步最小化。

” 研究成果发表在《物理评论应用》杂志上。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！

74项核心技术66项第一！外媒惊叹世纪逆转，中国对美手握4张王牌

首席中国经济学家纪沫在会上明确表示：“中国目前掌握的牌比美国多得多，尤其在核心领域方面。

”这一表述不仅道出了中国在高科技领域日益增强的地位，也反映出中美之间的科技竞争愈演愈烈。

我们可以从一个引人注目的数据开始分析：在74项关键科技中，中国领先美国66项。

这一逆转的幅度令人咋舌。

从2003至2007年，中国仅在3个领域领先，而如今，这一数字已急剧上升，这种变化在现代科技史上几乎是前所未见的。

中国的崛起并不是偶然的，背后是数十年的积淀与转型。

纪沫指出，中国已经从单纯的“制造”过渡到了“智能制造”，再到现在的“创造”。

以电池产业为例，宁德时代已占据了全球电动车电池市场约40%的份额，而在光伏产业中，中国的产能覆盖率高达90%。

这些实际上是中国科技创新能力不断提升的直接体现。

这其中，驱动中国技术进步的三大红利——人才、能源和制造业构成了坚实的基础。

每年超过500万的STEM（科学、技术、工程及数学）专业毕业生，以及相对低廉的工业电价，都是推动这一转型的关键因素。

相比之下，美国在科技创新上面临的困境却相对突出，产业链的断裂与技术依赖让其在竞争中处于被动。

纪沫在报告中总结出中国在国际科技竞争中的四张王牌：稀土及关键材料、农产品采购、美债持有以及高端制造业供应链。

每一张牌都有其独特的重要性，合在一起形成了中国在全球经济博弈中的强大竞争力。

首先是稀土及关键材料。

在这一领域，中国控制了全球约70%的稀土开采和90%的冶炼加工能力，尤其是在军事和高科技产品的生产中，稀土的使用不可或缺。

美国现阶段几乎无法找到其他稳定的替代供应来源。

其次是农产品采购。

中国是美国大量农业产品的最大买家，这种依赖性在某种程度上也成为了中美贸易谈判中的重要筹码。

例如，在特朗普执政时期，中方承诺每年采购2500万吨美国大豆，这对美国农业的影响不言而喻。

第三张牌是美国国债。

中国持有大约6500亿美元美债，不仅是其外汇储备的重要组成部分，也是中美经济关系中的重要杠杆。

虽然近年来中国减持美债的速度加快，但这样的调整未必会对美元体系产生立即冲击，而是中国在积极优化资产结构。

最后一个也是最值得关注的是高端制造业供应链。

这一点经常被外界低估，但实际上它是支撑中国经济韧性和增长的根基。

中国拥有完整的从原材料到整机制造的产业链，一旦这条链条受到影响，依赖于中国供应链的美国企业将面临巨大挑战。

然而，美国政界对待中国高科技产品的态度却是复杂而矛盾的。

许多美国政治家在竭力阻止与中国企业的合作，担心这种依赖可能导致国家安全风险。

比如，福特与宁德时代的合作便遭到了来自政界的强烈反对，尽管福特深知如果不与中国企业合作，将在电池和新能源领域落后于竞争对手。

此时，美国陷入了一个两难境地：既想利用中国的先进技术，又害怕因此加深对中国的依赖。

美国在电池、太阳能等关键领域的技术落后使得美国企业不得不寻求与中国公司的合作，而政治上的禁忌又限制了他们的手脚。

尽管中国面临着人口老龄化、房地产市场调整等挑战，但星展银行对未来15年的GDP增长预期仍然乐观，认为技术的进步将为经济带来更多的上行机会。

实际上，中国在关键科技领域的领先地位，不仅是因为单项技术的突破，而是整个研发、制造、市场环节形成的闭环。

这种闭环的运行效率和灵活性，是支撑中国科技竞争力的根本所在。

实验室的创新能够迅速进入市场，生产过程中遇到的问题也能够快速反馈并解决，这样的系统性运作才能确保中国在科技创新的路上保持领先。

中美之间的科技竞争正逐渐演变为一种新型冷战。

中国在多个关键技术领域的快速进步，为全球经济格局带来了深远影响。

同时，这场竞争也促使美国冷静反思自身在产业政策、人才培养及技术创新方面的短板。

无论是对中国还是美国而言，如何应对正在到来的未来，将决定双方在全球科技大战中的命运与走势。