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量子保密通信是量子信息领域重要研究方向，单光子源器件是实现量子保密通信通信的核心器件。由于缺乏理想的单光子发射器件，目前的远距离量子密钥分发的实验结果原则上都有安全漏洞。如何得到一种稳定高效可靠的单光子源已经成为量子保密通信实用化的一个瓶颈。为解决上述科学难题，国家自然科学基金委以创新研究群体、杰出青年科学基金、重点项目和面上项目等多种形式对该领域进行了全方位、多层次的支持。最近，中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室牛智川、孙宝权、李树深、夏建白等研究人员成功实现了量子点的单光子发射，相关研究成果在APL等重要刊物上发表论文二十多篇。主要成果为：
1．采用亚单原子层循环生长技术，制备出具有高发光效率的稀疏密度InAs/GaAs自组织量子点，其面密度可以控制在106/cm2－108/cm2，发光波长900－1300纳米。稀疏密度量子点材料的获得大幅度降低了隔离出单量子点的制备工艺难度，可以重复获得高质量单量子点，为单量子点的非经典光电效应的测试分析提供了材料基础。
2．自主设计制备了分布布拉格反馈式平面微腔与InAs量子点耦合结构，建立了微腔反射中心波长原位检测和调整技术方法，实现了量子点发光波长的快速热退火调整，通过量子点和微腔光学模式的耦合，大幅度提高了单量子点的发光效率。
3．建立了激光非线性晶体参数下转换双光子纠缠态的关联性特性测试、纠缠光子杨氏干涉等HBT测试实验系统，建立了低温微区和时间分辨光谱测试系统，解决了单光子识别测试技术难题。
4．自主设计制备了电驱动微腔单量子点耦合单光子发射器件，实现了液氮温度下电驱动InAs量子点以及单光子发射，其中单光子发射波长965纳米，发射速率大于100KHz；该实验结果采用二级强度关联光荧光系统测试得到。
课题组首次实现的电驱动半导体量子点单光子发射，可为量子保密通信系统提供高性能的单光子源器件。
量子保密通信是量子信息领域重要研究方向，单光子源器件是实现量子保密通信通信的核心器件。 |
