随着科学技术的进步和社会的发展，各行各业对信息技术的依赖性逐步加强，在社会进步的同时人们对信息处理的速度要求也随之增高，在传统的信息技术领域，传统的信息技术主要是依赖单一芯片上的集成晶体管数量的增加来完成速度的提升的，外国学者Moore曾经指出单一芯片上的集成晶体管的数目应当和人类社会发展的速度相匹配，也就是可以每隔18个月翻一番，在这一思想的指导和支配下，传统的信息技术有着飞速地发展，但是在发展的过程中，晶体管的体积越来越小，甚至可以小到原子的尺度，那么这个时候量子隧穿的效应可以明显地显示出来，所以，传统的Moore定律也将不会再起作用。在随后学者的研究过程中，量子秘钥的研发、平衡函数的算法、量子隐形传态等新的领域的探索和研究使得量子通信和量子计算在一些信息科学技术方面有着其他材料所不具备的独特优势，这一领域的应用和发现使得量子信息越来越受到学者们的关注。

量子比特是量子信息中最基本的一个单元，而且具有独特的性质，从物理学的研究领域来看，量子比特的载体在物理学中有着各种各样的系统，其中有核自旋、冷原子、光子等方面的内容，其中光量子比特最大的优势就在于其有着很强的相干性，可以实现完美的操纵作用，充分地利用光传播的相关优势，是发展量子通信和量子计算中的一个最优的选择，是未来发展的主要研究方向。

1 单光子源的相关概念分析

1.1 发展单光子源的意义

在科学研究发展进程中，传统的RSA秘钥的安全性被破解，其安全性受到了极大的威胁，在这样背景下，学者们从量子力学的不确定这一层面出发，深入地研究了量子秘钥的分发方案，也为将来的安全工作提供了一个新的思路，在量子力学中，量子具有不可克隆的定理，从目前的大多数的应用情况来看，完美的单光子源并没有普遍的使用，所有的量子均是通过激光衰减到单光子级别来实现的，而这些经过激光衰减的光子是满足物理学中的Poisson分布的，但是这种方式在传播过程中会存在一定的损耗作用，窃听者就可以利用这一弱电来实施光子数的分离攻击，因此，随着研究的深入，我们可以发现只有采用真正的单光子源才能实现安全性的特点。

从目前的应用实际来看，光量子比特是一种非常理想的量子通信载体，相关的理论研究也证明了使用单光子源和线性光学器件是可以进行有效的量子计算的，但是在具体的应用过程中会出现纠缠事件，从而给实际应用带来较大的困扰，从未来发展的角度来看，发展和探索高品质、高质量、高效率的单光子源是未来发展的迫切需要。

1.2 自组装半导体量子点

在量子点这一领域的发展过程中，量子点又被人们称之为人造原子，这主要是量子点的载流子会受到来自于3个维度的束缚，最终形成的形态是和原子的分立能级结构非常相似的，因此，人们也将量子点形象地称之为人造原子。在实际的工业应用过程中，量子点的制备工艺也是比较广泛的，但是在实际应用中，自组装的半导体量子点和化学溶胶量子点、二维点子气量子点是有着比较大的差别的，自组装的半导体量子点具有非常优秀的光学性质，而且其谱线是比较窄的，亮度也是非常高的，在具体的实践过程中具有很强的可塑性，也就是说可以通过外加电压来调节量子点的带电形态，还可以通过光学的方法来对自旋量子进行比特方面的操纵，极易形成可以扩展的量子器件，从而为生产实践提供帮助。

2 单光子源在量子信息领域的应用分析

在目前的应用实践中，二维单原子层材料是单光子源在量子信息领域中的一种非常良好的应用，二维单原子层材料具有比较特殊的光学性质和电学方面的性质，是非常具有潜力的研究内容。从其构成来看，过渡的金属硫化物也就是TMDC是一种拥有着石墨烯结构的二维材料；从其物理结构上来看，这种二维材料是具有六方晶格结构的，在六方区的顶格部分，存在着两种能量，我们将之称之为“谷”，在谷内，电子波的函数是呈现出二分量的形式的，也就是和电子的自旋情况比较相似。在具体的应用实践过程中，如果单层的二维材料存在着一定的应用缺陷的话，那么该缺陷就会俘获载流子进而形成局域的激子，这种缺陷同样可以通过机械剥离和化学气相沉积这一方式来诱发，而在此条件下所形成的局域激子在光致激发的情况下可以产生可见的光波段的单光子。在具体的应用和测量过程中，我们可以发现二维材料的缺陷是具有非常大的g因子的，其数值高达8.8，也就是说这一数值已经远远大于单原子层谷激子和InAs的量子点。和其他类型的单光子源相比，在单光子层基础上的单光子器件不仅仅有利于光子的读取和控制，而且在具体的应用实践过程中可以便利化地制备和实现与其他类型光电器件的融合。举个例子来说，微纳结构谐振腔就可以在具体的应用实践过程中实现高效光量子的信息处理，显著地提高信息处理的效率。

文章来源：《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/qikandaodu/2021/0216/466.html

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