高精度量子点荧光成像定位技术

陈星宇，苏榕彬，韦玉明，刘顺发，姚北萌，喻 颖，刘 进，李俊韬，王雪华

(中山大学 a.光电材料与技术国家重点实验室;b.物理学院；c.电子与信息工程学院，广东 广州 510275)

20世纪初创立的量子力学，揭示了不同于经典物理的原理和规律. 从最初的原理性验证到近几十年对量子原理的应用开发，形成了量子通信[1-3]、量子计算[4-6]和量子精密测量[7-8]等热门研究领域. 1984年量子密钥分配和BB84协议[1]的提出和1994年Shor大数因式分解算法[4]及1996年Grover搜索算法[5]的提出，引起了量子研究的热潮. 之后，量子保密通信[2]实现了从2 km距离到400 km距离，从地面到地空，从干线到网络的突破，从理论的绝对安全到现实系统安全性的提高[3,9-10]，都取得了重要进展.

在量子信息处理中，量子比特和多体的量子纠缠是基本要素和重要资源. 许多物理系统可以承载量子信息，比如超导回路、囚禁离子、量子点、拓扑量子比特、金刚石色芯等. 单光子作为飞行量子比特，与环境作用小，可以在自由空间或光纤中长距离传播而不失相干性. 单光子的偏振态、频率[11]、空间模式[12]及时间模式[13-14]都可以用来编码量子信息. 承载量子信息的单光子一方面可以直接用于光量子计算和信息处理，例如高效多光子波色采样[15]、量子随机行走[16]；另一方面可以作为媒介，例如做自旋-光子界面[17-18]，传递2个固态量子系统的相互作用. 结合硅基光子学，单光子除了能在自由空间被操控，还能在高集成、可扩展的芯片上被稳健有效地操控[19]. 因此，确定性的……