可扩展量子网络需要高质量的多波长量子光源，以实现多个用户之间的同步量子通信。然而，实现这种具有高亮度、低噪声和芯片级集成的光源仍然具有挑战性。我们展示了一种基于周期性极化薄膜铌酸锂（TFLN）微环谐振器的高亮度、低噪声、高纠缠度的多波长量子光源。该谐振器具有100 GHz的自由频谱范围（FSR），与国际电信联盟 （ITU）信道网格兼容。

基于自发参量下转换过程，如图1所示，该微环谐振器可同时产生12对非简并光子对，这主要是由于DWDM限制，理论可产生28对非简并光子对，满足多用户之间的量子通信。对于简并纠缠光子对，光子对产生率达到 590 MHz/mW，亮度为 0.89 × 109 Hz/mW²/GHz，符合-偶然计数比为 24,749±1,648；二阶关联函数低至 g(2)(0) = 0.064 ± 0.020，能量–时间纠缠干涉对比度为96.9%，如图2所示。对于非简并纠缠光子对，PGR为817 MHz/mW，亮度可以达到 1.86 × 109 Hz/mW²/GHz，符合-偶然计数比为51,829±2,204，二阶关联函数 g(2)(0) = 0.015 ± 0.006，能量时间纠缠干涉对比度为 99.5%，如图3所示。上述结果表明所制备的量子光源亮度高、噪声低、单光子纯度高、相干性好。该光源在全连接多用户量子通信网络中具备巨大应用潜力，为实用化量子光网络提供了极具前景的集成化平台。

图1 多波长关联光子对测试。a) 实验装置图。EDFA，掺铒光纤放大器；BS，分束器；PC，偏振控制器；PPLNWG，周期性极化铌酸锂波导，VOA，可变光衰减器；WDM，波分复用器；TEC，温控；PD，光电探测器。b) 1527-1563 nm透过谱，FSR为100GHz。c) DWDM不同信道的单边计数率谱线。阴影处为测试的光子对谱线范围。d) 通信波段TE00和可见光波段TM00模式的共振谱。从左到右依次为信号光模式、简并光模式、闲频光模式和泵浦光模式。e) 关联谱强度。

图2 简并光子对表征。测试简并光子对相关性质a)、二阶关联函数d) 以及能量-时间纠缠f) 实验装置图。b) 简并光子对的关联直方图。c) 符合计数率与符合-偶然计数比随泵浦功率的变化关系；红色、蓝色实线为拟合曲线。e) g(2)(0)随泵浦功率的变化关系。f) 基于非平衡马赫-曾德尔干涉仪，分别在a = 0与a = pi/2相位条件下的Franson干涉结果。

图3 非简并光子对表征。测试非简并光子对CH47和CH49通道的相关性质a)、二阶关联函数d) 以及能量-时间纠缠f) 实验装置图。b) 非简并光子对的关联直方图。c) 符合计数率与符合-偶然计数比随泵浦功率的变化关系；红色、蓝色实线为拟合曲线。e) g(2)(0)随泵浦功率的变化关系。f) 基于非平衡马赫-曾德尔干涉仪，分别在 a = 0 与 a = pi/2 相位条件下的Franson干涉结果。

图4 全连接量子网络表征。a) 五用户全连接量子网络。虚线代表用户间具有关联的能量-时间光子对。b) 量子网络物理结构。通道 CH38 至 CH47 依次编号为 1~10；带负号的编号分别对应 CH58~CH49。小矩形复用模块内省略了波长分配架构。每个带有彩色数字标识的子模块构成一个由网络处理器分配的波长组。c) 各光子对通道的实测干涉对比度。d) 在非平衡马赫–曾德尔干涉仪（MZI）下，a = 0 与 a = pi/2两组条件下十组光子对的 Franson 干涉测量结果。

本研究成果发表于“Integrated High-Quality Multi-Wavelength Quantum Light Source Compatible with ITU Channel Grid”, npj Quantum Information, 12:150 (2026).

文章信息：https://www.nature.com/articles/s41534-026-01290-3