违反贝尔不等式的确定性纠缠光子对的明亮纳米光源

全球安全的量子信道将需要高效地分发纠缠光子。长距离、低损耗的互连只能以光子作为量子信息载体来实现。然而，兼具高量子比特保真度与按需明亮发射的量子光源一直难以实现。在此，我们展示了一种明亮的光子纳米结构，其产生的偏振纠缠光子对强烈违反贝尔不等式。一个产生纠缠光子的高度对称 InAsP 量子点被封装在锥形纳米线波导中，以确保定向发射和高效光提取。在 80\,MHz 脉冲激发下，我们在第一透镜处收集到 $\sim$200 kHz 的纠缠光子对，相比无光子纳米结构的裸量子点增强了 20 倍。利用 Clauser-Horne-Shimony-Holt 不等式进行的贝尔测试显示出明确的违反（$S_{\text{CHSH}}>2$），最高达 9.3 个标准偏差。通过采用在纤锌矿 InP 纳米线共振处的新型准共振激发方案来减少多光子发射，纠缠保真度（$F=0.817\,\pm\,0.002$）在无时间后选择的情况下得到进一步提升，使得在直角-圆偏振基下违反贝尔不等式达到 25 个标准偏差。我们基于纳米线的量子光源的结果凸显了其在利用测量设备无关量子密钥分发和量子中继器协议的安全数据通信中的潜在应用。