高亮度、量子態(tài)可調(diào)的量子糾纏光源，是量子通信、量子計(jì)算與量子精密測(cè)量等前沿量子科技的重要部件。然而，現(xiàn)有材料體系面臨兩難困境：傳統(tǒng)非線(xiàn)性光學(xué)晶體(如β-硼酸鋇、鈮酸鋰)依賴(lài)雙折射相位匹配或準(zhǔn)相位匹配，只能利用單一的非線(xiàn)性響應(yīng)通道，難以實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的按需調(diào)控；超表面與液晶等材料體系雖然擁有多個(gè)可用的非線(xiàn)性響應(yīng)通道，展現(xiàn)出量子態(tài)靈活調(diào)控潛力，但其光子產(chǎn)生效率又相對(duì)較低。因此，開(kāi)發(fā)兼具高效可調(diào)的量子糾纏光源，已成為突破當(dāng)前量子光學(xué)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵所在。
 

　　針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了雙旋范德華晶體構(gòu)型，將二維范德華薄層晶體分別沿逆時(shí)針與順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)堆疊，構(gòu)筑出互為鏡像的左旋晶體與右旋晶體的組合(圖1)。研究發(fā)現(xiàn)，層間轉(zhuǎn)角在自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換過(guò)程中引入的非線(xiàn)性幾何相位，兼具相位匹配與量子態(tài)調(diào)控雙重功能——前者顯著提升光子對(duì)產(chǎn)生效率，后者則為偏振糾纏態(tài)開(kāi)辟全新的調(diào)控自由度。這種利用轉(zhuǎn)角“一箭雙雕”的設(shè)計(jì)，為構(gòu)筑高效且靈活可調(diào)的新型量子光源奠定了基礎(chǔ)。
 

　　基于上述構(gòu)型，研究團(tuán)隊(duì)成功制備了轉(zhuǎn)角二維硒化鎵(GaSe)晶體量子糾纏光源。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，僅21微米厚二維GaSe晶體，即可實(shí)現(xiàn)超過(guò)13,200 Hz的光子對(duì)產(chǎn)生速率(較現(xiàn)有二維材料體系高出2個(gè)數(shù)量級(jí))，偏振糾纏貝爾態(tài)保真度高達(dá)99%。更為關(guān)鍵的是，通過(guò)調(diào)節(jié)左右旋部分的相對(duì)轉(zhuǎn)角，偏振量子態(tài)可在最大糾纏與非糾纏之間連續(xù)變化(圖2)。該工作開(kāi)辟了范德華晶體量子糾纏光源的實(shí)用化新路徑，突破了傳統(tǒng)非線(xiàn)性晶體的固有技術(shù)局限，有望推動(dòng)小型化、高集成度量子光子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從基礎(chǔ)研究到工程化應(yīng)用的跨越。
 

　　2026年8月20日，相關(guān)研究成果以“雙旋范德華晶體糾纏光子源”(Twin-Twisted van der Waals Crystal for Entangled Photon Source)為題，在線(xiàn)發(fā)表于《物理學(xué)評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)。中國(guó)科學(xué)院物理研究所馬超杰副研究員、北京大學(xué)博士生張銘康、北京理工大學(xué)研究員何路為論文共同第一作者；北京大學(xué)劉開(kāi)輝教授、洪浩副研究員，北京理工大學(xué)張向東教授、孔令軍研究員為論文共同通訊作者。論文合作者還包括芬蘭阿爾托大學(xué)孫志培教授、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)任希鋒教授、中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所吳海信研究員等。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目支持。
 

　　引用：轉(zhuǎn)角調(diào)控：雙旋范德華晶體實(shí)現(xiàn)高亮度可調(diào)量子糾纏光源-北京大學(xué)【引用時(shí)間：2026年8月25日】