隨著量子科學(xué)及技術(shù)的快速發(fā)展，單光子源已成為光量子信息研究中的關(guān)鍵器件，對(duì)量子計(jì)算起著至關(guān)重要的作用。NANOBASE將反聚束實(shí)驗(yàn)與快速拉曼和光致發(fā)光成像技術(shù)聯(lián)用，該項(xiàng)技術(shù)將給科研工作者更便捷的手段進(jìn)行與量子計(jì)算機(jī)等新興技術(shù)密切相關(guān)的單光子源研究。

單光子源具有獨(dú)特的量子力學(xué)特性，其在量子技術(shù)和信息科學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，包括量子計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)和密碼學(xué)技術(shù)研究等等。常見(jiàn)的單光子源有金剛石中的氮空位（NV）色心、單個(gè)熒光分子、碳納米管和量子點(diǎn)等。反聚束實(shí)驗(yàn)則是鑒別單光子源的重要表征方法。

知識(shí)拓展

NV（Nitrogen-Vacancy）色心是金剛石中的一種點(diǎn)缺陷。金剛石晶格中一個(gè)碳原子缺失形成空位，近鄰的位置有一個(gè)氮原子，這樣就形成了一個(gè)NV色心。

反聚束效應(yīng)是一種量子力學(xué)效應(yīng)，它揭示了光的類粒子行為。它是由于單光子源一次只能發(fā)射一個(gè)光子而產(chǎn)生的現(xiàn)象。由于兩次光子發(fā)射之間必須完成一個(gè)激發(fā)和弛豫循環(huán)，兩次光子發(fā)射之間的最小間隔主要取決于單光子源的激發(fā)態(tài)壽命。

當(dāng)將發(fā)光信號(hào)分成兩束，采用兩個(gè)檢測(cè)器同時(shí)探測(cè)，每個(gè)光子只能被其中一個(gè)檢測(cè)器探測(cè)到。即在同一時(shí)刻僅有一個(gè)檢測(cè)器可以探測(cè)到光子。反聚束效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)探測(cè)器的信號(hào)在很短的延遲時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)反相關(guān)（HBT實(shí)驗(yàn)）。

光子反聚束測(cè)試功能

和常見(jiàn)的利用機(jī)械位移平臺(tái)的mapping方式相比，采用掃描振鏡的mapping方式無(wú)需樣品發(fā)生任何位移，通過(guò)光斑在視場(chǎng)內(nèi)的nm級(jí)位移來(lái)實(shí)現(xiàn)樣品的成像。這種方式可以方便的和磁場(chǎng)，低溫，CVD等其他設(shè)備結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)“絕對(duì)”的原位測(cè)試，避免位移平臺(tái)本身重復(fù)精度累積帶來(lái)的成像扭曲和定位偏差。

而全新推出的光子反聚束測(cè)量模塊，在原本拉曼光譜、熒光壽命、光電流成像的基礎(chǔ)上新增光子反聚束功能，在方便快捷的進(jìn)行零聲子線的測(cè)試的同時(shí)，還可以完成光子反聚束的測(cè)量，極大的簡(jiǎn)化色心的搜尋流程，迅速判斷制備工藝水平。

該模塊有助于研究者用拉曼光譜和光致發(fā)光（PL）成像來(lái)表征樣品，快速確定目標(biāo)區(qū)域（可能有單光子源的區(qū)域），隨后在同一儀器來(lái)進(jìn)行反聚束實(shí)驗(yàn)。

典型案例：

對(duì)已經(jīng)進(jìn)行過(guò)氮離子注入處理過(guò)的納米級(jí)金剛顆粒進(jìn)行光譜分析，從而精準(zhǔn)定位符合要求的潛在色心：上圖1為在5X物鏡下進(jìn)行快速粗掃后得到的針對(duì)零聲子線峰位強(qiáng)度成像，圖2為40X物鏡下粗掃獲得的強(qiáng)度圖像，可以看到十字標(biāo)志處單獨(dú)存在的一個(gè)潛在優(yōu)質(zhì)色心，圖3為該點(diǎn)的PL光譜圖，可以清晰看到637nm處的較窄的零聲子線。

利用掃描振鏡直接將光斑移動(dòng)至感興趣的點(diǎn)位進(jìn)行HBT測(cè)試，上圖為測(cè)得的單個(gè)NV-所體現(xiàn)的光子反聚束現(xiàn)象。

常見(jiàn)的處理金剛石樣品的方法有很多，比如以濃硫酸和雙氧水配備的食人魚(yú)溶液浸泡和清洗，或者將金剛石樣品放入空氣中進(jìn)行高溫加熱，經(jīng)過(guò)處理后的金剛石樣品表面氧化層被去除后，再通過(guò)飛秒激光輻射等方法進(jìn)行N離子的注入，從而生成單個(gè)NV色心、多個(gè)NV色心發(fā)光點(diǎn)，以及高密度NV色心團(tuán)簇。

與顯微共聚焦熒光系統(tǒng)聯(lián)用的光子反聚束實(shí)驗(yàn)具有眾多優(yōu)勢(shì)。不僅可以快速篩選NV色心的可能區(qū)域，還能實(shí)現(xiàn)空間分辨及對(duì)其單光子發(fā)光源特性的研究，這一技術(shù)可以有效地協(xié)助單光子源的前沿研究，助力新型量子技術(shù)的快速篩選和實(shí)驗(yàn)。

昊量光電作為NANOBASE公司在中國(guó)區(qū)域的獨(dú)家代理商，全權(quán)負(fù)責(zé)其在中國(guó)的銷售、售后與技術(shù)支持工作。如想進(jìn)一步了解光子反聚束測(cè)試，或者有任何問(wèn)題及反饋建議，歡迎與我們聯(lián)系。

審核編輯：湯梓紅