丹麦与德国研究团队成功开发出基于稀土元素铒的新型量子光源

    丹麦-德国合作研究项目由亥姆霍兹德累斯顿-罗森多夫中心（HZDR）参与，旨在开发基于稀土元素铒的新型量子光源和可扩展量子网络技术。该项目名为“EQUAL”（铒基硅量子光源），由丹麦创新基金资助，金额达4000万丹麦克朗（约合530万欧元）。该项目于2025年5月启动，为期五年。

    量子技术能够实现牢不可破的加密和全新类型的计算机，未来有望通过光量子网络连接起来。然而，这需要目前尚不存在的量子光源。新项目旨在改变这一现状。

    “这是一项非常艰巨的任务，但我们也组建了一支非常强大的团队。最艰巨的目标之一是将量子光源与量子存储器相结合。几年前，这似乎还不切实际，但现在我们看到了前进的道路。”项目协调员、丹麦技术大学(DTU)教授SørenStobbe说道。

    该技术愿景基于将丹麦技术大学的纳米光子芯片与材料、纳米机电、纳米光刻和量子系统等领域的独特技术相结合。目前，量子光源种类繁多，但它们要么无法与量子存储器配合使用，要么与光纤不兼容。

    实际上只有一个可行的选择：铒元素。然而，铒与光的相互作用太弱。这种相互作用需要显著增强，而丹麦技术大学开发的新型纳米光子技术如今已使其成为可能。但该项目不仅需要先进的纳米光子学技术，还需要量子技术、极低功耗的集成光子学以及新型纳米制造方法——所有这些都蕴含着巨大的潜力。

    HZDR将利用硅（一种在日常电子产品中常见的材料）开发新型量子光源。这些光源的工作波长与光纤通信相同，使其成为未来量子技术（如安全通信和高性能计算）的理想选择。“我们计划利用先进的离子束技术将铒原子注入微小的硅结构中，并研究如何利用超纯硅来提升其性能。这项研究将为构建可集成到当今技术的量子器件奠定基础，”该项目首席研究员、HZDR离子束物理与材料研究所的YonderBerencén博士解释道。