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量子光源是能产生指定量子态光的光子源，是量子光学系统的关键要素。一般来说，量子通信网络结构需要单光子态和纠缠光子态，它们可以通过单光子发射器确定性地获得，也可以通过参数非线性过程概率性地获得。
目前主流的光量子平台是将光子器件集成在芯片上，这些平台紧凑、稳定，且单个芯片上能容纳和排列许多元件。在这里，光通过极其紧凑的结构引导到芯片上，这些结构用于构建光子量子计算系统。
德国和荷兰科学家组成的国际科研团队首次展示了一种完全集成在芯片上的纠缠量子光源。他们将整个量子光源安装在比一欧元硬币还小的芯片上。研究人员通过使用一种新颖的“混合技术”将光源的尺寸减小了1000多倍，该技术将磷化铟制成的激光器和氮化硅制成的过滤器结合在一个芯片上。新光源高效稳定，可以找到驱动量子计算机或量子互联网的应用。
（2）量子纠缠
2024年4月19日，电子科技大学基础与前沿研究院周强教授课题组、清华大学电子工程系孙长征教授课题组联合中国科学院上海微系统与信息技术研究所等机构，在国际上首次研制出氮化镓量子光源芯片（参见文末“参考资料”链接）。氮化镓是一种已被广泛应用于蓝光发光二极管（LED）的材料。此次，科研团队利用氮化镓成功创造出量子光源，这标志着其应用领域的一次重大扩展。
在量子世界里，量子纠缠是最为诡秘的存在。通俗来说，处于量子纠缠状态的两个粒子，就像一对孪生双胞胎，时刻保持着极度精准、毫无偏差的“心灵感应”，并且随对方做出相应变化。依托这些特性搭建起的量子互联网，相比传统互联网更加快速和安全。
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“龙光学”—量子纠缠产生过程
一幅“二龙戏珠”的示意图，可用于解释该器件中产生量子纠缠的物理过程：在微环器件上，左边的“龙”吸收泵浦激光光子，右边的“龙”发纠缠光子。图中，两条“龙”围起一个圆环，象征着实验中的微环器件，其选用的材料就是氮化镓。
在量子互联网研究中，要产生量子纠缠，就需要发射纠缠光子的“灯泡”——量子光源器件。量子光源作为量子信息载源，是量子互联网中不可或缺的重要组成部分。
（3）制备工艺
研究团队通过迭代电子束曝光和干法刻蚀工艺，攻克了高质量氮化镓晶体薄膜生长、波导侧壁与表面散射损耗等技术难题，在国际上首次将氮化镓材料应用于量子光源芯片。
为了制造氮化镓量子光源，研究团队首先在蓝宝石基底上生长了一层氮化镓薄膜。蓝宝石因其良好的晶体特性和化学稳定性，常被用作生长其他半导体材料的基底。然后在氮化镓薄膜上，蚀刻了一个直径为 120μm 的环形结构。这个环形结构允许光子（光的粒子）在环内传播，类似于声波在回音廊（whispering gallery）弯曲墙面上的传播方式。
研究人员还在环形结构旁边蚀刻出一条波导，用于传输红外激光。波导是一种用于限制和引导光波或电磁波传播的物理结构。在光学领域中，波导扮演了非常关键的角色，它能够有效地传输光信号而不会使光波散失到周围环境中。
氮化镓量子光源芯片的制备基础是高品质因子和低损耗微腔的研制，其关键在于高晶体质量的氮化镓薄膜制备以及氮化镓波导的刻蚀工艺。
其中，蓝宝石衬底，是量子光源芯片的“底座”，氮化镓需要在上面“安家”“生长”。但两种不同的晶体要“生活”在一起，容易产生晶格失配这样的“摩擦”，难以生成高质量氮化镓薄膜。为减少薄膜的缺陷，提高其晶体质量，他们在研究中加入了一个“缓冲层”，最终获得用于此次量子光源研制的高晶体质量氮化镓薄膜。
通过不断迭代电子束曝光和干法刻蚀工艺，经历上百次的探索和调试，研究团队攻克了高质量氮化镓晶体薄膜生长、波导侧壁与表面散射损耗等技术难题，成功获得低损耗氮化镓光波导和百万品质因子的氮化镓光学微腔，进而实现氮化镓量子光源的制备。
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