通过超强耦合实现近完美单光子源

确定性单光子源是量子信息技术不可或缺的核心器件，然而高性能的实现仍然是线性光学量子计算的长期瓶颈。我们提出了一种基于 $\triangle$ 型三能级原子与单模腔耦合、由两个经典外场驱动的确定性单光子发射的可行方案，该方案适用于强耦合和超强腔-原子耦合机制。在连续波驱动下，系统实现了优异的单光子特性：归一化等时二阶相关函数达到 $g^{(2)}(0)\sim10^{-6}$，在强耦合机制下光子不可区分度为 $98.73\%$，态纯度为 $99.95\%$，而超强耦合机制进一步将 $G^{(2)}(0)\sim10^{-8}$ 抑制，产生 $99.10\%$ 的不可区分度和 $99.99\%$ 的纯度。对于超强耦合机制下的脉冲驱动，该源实现了优越的性能，在共振条件下发射效率、不可区分度和纯度分别为 $99.96\%$、$98.98\%$ 和 $99.99\%$，在失谐条件下分别为 $100\%$、$95.91\%$ 和 $99.93\%$。所提出方案的近理想光学性能为构建高质量确定性单光子源提供了一条可行途径，为传统单光子器件的局限性提供了有前景的解决方案，并促进了量子信息科学和基础量子光学研究的进一步发展。