量子物理學家Petr Steindl （彼得-斯坦德爾）擅長以單光子創造複雜的光結構，探索量子光學的可能性及其在技術領域的應用。十幾歲時，他想學習捷克詩歌，但最後還是決定學習量子物理學。最近，他通過了量子光學和量子點系統的論文答辯，並獲得了博士學位。”回首往事，我很慶幸自己轉換了領域”。

“簡單地說，量子點就是一個半導體材料的小島，”Steindl 這樣解釋他的論文主題。「因為它只有幾奈米大小，所以能感受到量子效應，就像原子一樣。研究人員把這個量子點放在一個光學微腔中，以便更有效地操縱它。我們可以把這個空腔想像成兩面相對的鏡子。雷射在它們之間來回反彈。量子點並不喜歡與光相互作用，但光腔使它更有可能與光相互作用，因為雷射會多次通過量子點。”

彼得-斯坦德爾。資料來源：萊頓大學

Steindl 解釋說，這個巧妙的裝置可以用來製造單光子。「共振雷射將量子點中的電子從基態激發到更高的能態。當電子回到基態時，量子點就會發出單光子。微腔很方便地將這個光子引向我們裝置的其他部分。不過，我們面臨的挑戰是如何將這個光子與雷射分離。它的波長與雷射相同，但偏振略有不同。你可以利用這一特性將光子分離出來。在我攻讀博士學位期間，我探索並改進了這項技術。”

獲得單光子只是研究的第一步。”當擁有高品質的單光子（光粒子）時，它就有點像磚塊，”他這樣描述自己的工作。”有了磚塊，你就可以開始蓋房子了。我的目標是將單個光子組合起來，構建複雜的光結構。例如，我們創造了一個由多個糾纏光子組成的鏈。糾纏的意思是，它們緊密相連，你無法再獨立地描述一個光子和另一個光子。我們希望更好地理解這些新的光狀態。”

單光子物理學

單光子物理學是一個相對較新的領域。20 世紀70 年代，物理學家首次成功分離出一個光子。然而，這些單光子源的效率和穩定性都還不高。技術的發展，如在光學微腔中使用量子點，使得控制單光子的產生變得更加容易。微腔的另一個好處是，光子以較高的速度射出，確保其更好地保持狀態。這就產生了高品質的單光子，非常適合Steindl 所研究的結構。

Steindl 的願景是最終將這些新型光結構用於量子通訊：「我們知道，單光子在安全和身份驗證方面非常有用。例如，你可以從分光鏡的不同位置發送兩個相同的單光子。如果這些光子以改變的狀態或不同時到達，你就知道有竊聽者。這項研究也可能被證明對建造量子電腦有用。一個基本組件是量子閘門，但它們很難製造。有了這種研究中的結構，就不需要這些了。我覺得建造這些光結構完全令人驚嘆。能做到這一點的事實令人匪夷所思。我們可以在如此深的層次上理解物理學。雖然這很吸引人，但量子應用的潛力對我來說幾乎只是副作用。從文學轉向量子也許是邁出的一大步，但它足以讓我興奮數年，我還沒有厭倦。”