近日，北京量子信息科学研究院（以下简称“北京量子院”）光量子通信与器件团队在半导体量子点光子纠缠研究中取得重要进展。研究团队利用单个量子点产生的共振荧光，通过简单的线性光学分束和后选择，成功实现了高质量时间模式纠缠，并观测到显著的贝尔不等式违背。2026年10月28日，相关成果以《利用真空–单光子叠加态实现贝尔不等式违背》（Bell inequality violation with vacuum--one-photon number superposition states）为题，发表于《光学》（Optica）。

  光子时间模式纠缠是量子通信和量子信息处理的重要资源。传统方案通常依赖非线性光学过程产生关联光子对，但提高激发功率往往会增加多光子对事件，从而影响纠缠质量。早期研究曾提出利用单光子源先后发射的光子，通过线性光学操作和符合后选择产生时间模式纠缠，但受限于光子不可区分性等因素，尚未在半导体量子点实验中实现贝尔不等式违背。

  针对这一问题，研究团队采用低反射率微柱腔耦合的InAs 量子点，在连续波共振激发下产生高纯度单光子，并通过分束器将共振荧光分发至两个独立测量端，利用非对称马赫–曾德尔干涉仪开展Franson 双光子干涉测量（图1）。实验获得了92.8±2.6%的平均干涉可见度，测得CHSH贝尔参数S = 2.675±0.050，超过经典上限S=2达13个标准差以上（图2），为后选择时间模式纠缠提供了有力的实验证据。实验结果与团队此前提出的共振荧光纯态模型的理论预测高度一致。

  图1 基于半导体量子点共振荧光的时间模式纠缠实验装置（北京量子院供图）

  该工作展示了一种无需预先产生光子对的时间模式纠缠制备机制。与传统概率性光子对方案不同，本方案不依赖光子对产生，因而在理想情况下不会像前者那样因提高亮度而引入高阶光子对事件，其纠缠质量主要受单光子纯度和不可区分性限制。这一成果为基于固态单光子源的纠缠态制备及未来光量子网络研究提供了新思路。

  图2 Franson干涉条纹及CHSH贝尔参数随激发强度的变化（北京量子院供图）

  该论文的第一作者为北京量子院博士生曾梓琦和助理研究员王健，通讯作者为北京量子院助理研究员王旭杰和首席科学家袁之良。论文合作者还包括北京量子院实习生刘修彬（中国人民大学博士生）、高级工程师刘丽、副研究员吴邦，中国科学院半导体研究所博士后刘汗青、研究员倪海桥和研究员牛智川，以及西班牙马德里自治大学 Carlos Antón-Solanas教授。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的支持。