我国电泵单光子发射研究达到国际先进水平

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新华社合肥9月21日电(记者徐海涛)近日，中国科技大学单分子科学团队的董振超研究团队，通过开发单光子探测技术，结合扫描隧道显微镜和分子光电特性控制手段，在世界上首次清晰地展示了单分子的单光子发射行为和单光子源阵列，其位置和形态在空之间确定。国际权威学术期刊《自然通讯》最近发表了这一成果。

单光子源的研究是量子信息领域的核心内容之一，清晰可控的高密度单光子源阵列是构建量子芯片器件和量子网络的关键。然而，由于实验技术和荧光猝灭效应的限制，基于单个孤立分子的电泵浦的单光子发射行为还没有得到清楚的证明。

经过长期探索，中国科技大学单分子科学团队通过巧妙调节隧道结腔等离子体的宽带、局域化和增强特性，扩展了测量极限。他们优化了荧光分子和解耦层材料的选择和构建，并成功地从氯化钠解耦层表面的单个分离的酞菁分子获得了电分子荧光。研究发现，电泵浦的单分子发光表现出明显的光子反聚束效应，零延迟时测得的二阶相关函数小于0.5，单光子发射的纯度指数可小至0.09，达到电泵浦单光子发射的国际先进水平。

在此基础上，他们构建了一个二维3×3分子阵列，发现所有分子都表现出几乎相同的单光子发射特性，从而实现了高密度单光子源阵列的构建和显示。这些成果不仅为在纳米尺度上研究金属附近分子的光物理现象提供了新的手段，也为光电集成量子技术中电泵浦单分子单光子源的研发提供了新的思路。