Resonant optomechanics with a vibrating carbon nanotube and a radio-frequency cavity
在光学机械装置中,可以通过将腔和谐振器调谐到相同的频率来增加它们之间的耦合。我们研究了碳纳米管谐振器和射频电路之间的相互作用。在这种谐振状态下,真空光机耦合通过耦合腔和机械谐振器的DC电压来增强。使用腔来检测纳米管的运动,我们观察和模拟机械振荡和电振荡之间的干扰。我们测量的机械振铃,并表明,进一步改进的系统可以使测量的机械运动在量子极限。
2016-10-24 cond-mat.mes-hall
Antibunching correlations in a strongly coupled exciton - photonic crystal cavity system: Role of off-resonant coupling to multiple excitons
采用主方程方法研究了光子晶体-单个量子点系统中两个独立量子点激子耦合到非共振腔的二阶量子自相关函数。对于一个单一的耦合非共振激子,我们观察到新的振荡行为的腔自相关函数的早期动力学,这导致相对于激子模式减少反聚束。与第二个耦合激子的系统中,我们发现,这些振荡的幅度和寿命大大增加,因为腔,然后能够交换光子与多个激子共振。我们明确地表明,这破坏了腔准模的反聚束特性,而第一激子的自相关性不受影响。我们还研究了探测器时间分辨率的影响,并直接连接到最近的一系列实验。
2009-06-24 cond-mat.mes-hall
Resonant interactions between a Mollow triplet sideband of a quantum dot and a strongly coupled cavity
实验证明,当一侧边带调谐到腔频率以上时,强耦合量子点的Mollow三重态边带会出现反常的功率致展宽和增强发射.当拉比频率超过量子点和腔体之间的失谐时,我们观察到边带线宽随激发功率的非线性增加,这与最近的理论模型相一致,该模型解释了激子和腔体之间的声学声子诱导过程。此外,调谐到腔的边带显示出强的共振发射增强。
2013-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-resonant excitation for efficient single photon generation
提出了一种基于单量子点嵌入光子晶体纳米腔的高效泵浦单光子源。在腔模式失谐之后,与在相同频率下的激发相比,经由更高阶腔模式的QD的共振激发导致在光致发光的饱和开始处降低100 $\times$的光功率。此外,我们表明,这种激发方案导致选择性激发耦合到腔的量子点,通过比较光致发光和自相关光谱相同的激发波长,有和没有腔模式。这为单光子的产生提供了更清洁的条件。
2008-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Resonantly Tunable Majorana Polariton in a Microwave Cavity
本文研究了微波谐振腔中一维Kitaev链的频谱。在非共振区,腔的频率偏移可以用来识别耦合系统的拓扑相变。在谐振状态下,系统的拓扑结构可以通过微波腔的占用来控制,而且,对于大量的光子(经典极限),物理学变得类似于磁驱动系统(Floquet绝缘体)。我们还数值分析了有限链,并显示存在的退化子空间的存在下,可以解释为一个\textit{Majorana polariton}的腔。
2012-02-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Coherent superposition of emitted and resonantly scattered photons from a two-level system in a cavity driven by an even-$π$ pulse
Ioffe Institute(约费研究所)
该研究探究腔中带电量子点受偶π脉冲激发产生的多光子态,通过实验结合含共振散射与再激发机制的模型,揭示其为发射与共振散射光子的相干叠加,明确其量子统计受量子点-腔模耦合调控。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coulomb-assisted cavity feeding in the non-resonant optical emission from a quantum dot
最近的实验已经证明,对于光学谐振器中的量子点,即使对于10 meV量级的失谐,也可以发生非谐振腔模式发射。我们表明,库仑介导的俄歇过程的基础上额外的载流子在离域状态,可以促进这种远离共振发射。使用一种新的理论方法的非微扰治疗的俄歇辅助量子点载流子复合,我们提出了数值计算的远偏离谐振腔的馈电速率和腔平均光子数确认有效的耦合在较高密度的载流子在离域状态。在比较快速俄歇类带内散射过程中,我们发现库仑介导的带间跃迁由于所需的电子-空穴相关的复合过程的整体效率降低。
2013-10-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-mode mediated exchange coupling in cavity QED
具有高品质因数的微波腔能够实现远距离量子系统的相干耦合。当虚光子与腔不共振但相互共振时,虚光子导致量子比特之间的横向交换相互作用。我们通过实验探索了量子位间耦合与腔模失调的逆标度及其与量子位-腔相互作用强度的比例关系。我们表明,在较高的频率增强耦合介导的多个高次谐波腔模式。此外,在共振量子比特的情况下,系统的对称性导致允许的双光子跃迁到双激发量子比特态和暗态的形成。
2010-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Manifestation of the Purcell effect in current transport through a dot-cavity-QED system
研究了线点系统与腔和光子库耦合时的输运性质。调谐光子能量,拉比共振态出现,反过来又观察到共振电流峰。我们证明了腔-光子库耦合、库中的平均光子数、电子-光子耦合和光子极化对发生在Rabi共振态之间的带内跃迁以及对相应的共振电流峰的影响。拉比分裂可以通过光子的偏振态和电子-光子耦合强度来控制。在选定的参数范围内,我们观察到Purcell效应的结果:通过增加腔-库耦合,通过腔的电流峰增强,而通过腔的电流峰随着电子-光子耦合的增加而减小。此外,谐振电流峰值也对储存器中的平均光子数敏感。
2019-05-17 cond-mat.mes-hall
Bistability and nonequilibrium transitions in the optically polarized system of cavity polaritons under nanosecond-long resonant excitation
研究了在纳秒长共振光激发下,多稳态腔-极化激元系统中非平衡跃迁的偏振依赖性。的频率,强度和光偏振的腔内场,这都经历了尖锐的阈值样的变化,由于腔极化激元的自旋相关的相互作用之间的时间相关性,可视化。所观察到的动态不能在传统的半经典模型的基础上Gross-Pitaevskii方程。为了解释所观察到的现象,有必要考虑非极化激子库,其带来在$σ^+$和$σ^-$极化分量中相等的亮激子的额外蓝移。该模型解释了脉冲和连续波共振激发条件下的极化不稳定性的影响,与最近在高斯形激发下观察到的自旋环斑图形成一致。
2011-12-10 cond-mat.mes-hall
Cavity polariton optomechanics: Polariton path to fully resonant dispersive coupling in optomechanical resonators
半导体纳米结构中的共振光弹耦合为光机械谐振器中强烈增强的光-声相互作用开辟了新的前景。然而,一个潜在的问题是当接近谐振时,由耗散引起的腔Q因子的降低。在这封信中,我们表明,光-物质过程中的腔极化激元调解克服了这一限制,允许一个强烈增强的光子-声子耦合没有显着的寿命减少强耦合制度。设想在PetaHz/nm范围内的巨大光机耦合因子,比由腔镜的机械位移产生的反作用大三个数量级。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum Dynamics of Molecular Nanomagnets in a Resonant Cavity and the Maser Effect
我们研究了分子纳米磁体的动力学,通过一个完全量子力学模型描述高自旋和高各向异性的磁性分子受到一个随时间变化的磁场沿量子化轴,连续反转自旋态的人口。放置在谐振腔内的分子纳米磁体晶体与量子化的电磁场相互作用。激发态的弛豫通过自旋-光子相互作用发生,允许辐射的受激发射并产生微波激射效应。
2006-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertically-Illuminated, Resonant-Cavity-Enhanced, Graphene-Silicon Schottky Photodetectors
我们报告垂直照明,谐振腔增强,石墨烯硅肖特基光电探测器(PD)工作在1550 nm。这些利用石墨烯-Si界面处的内部光电发射。为了获得光谱选择性并增强响应度,PD与光学腔集成,从而在共振时产生多次反射,并增强石墨烯的吸收。我们的器件具有依赖于波长的光响应,外部(内部)响应度~ 20 mA/W(0.25A/W)。可以通过改变腔谐振波长来进一步调谐光谱选择性。我们的器件为开发用于自由空间光通信、相干光学断层扫描和光雷达的高响应度混合石墨烯-Si自由空间照明PD铺平了道路
2017-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Long-range super-Planckian heat transfer between nanoemitters in a resonant cavity
本研究采用涨落电动力学方法探究封闭腔体内纳米发射体的辐射传热,揭示腔宽与共振匹配的关联,实现远大于热波长间距下的超普朗克热流放大及可控调节,为热波导与选择性传热设计提供支撑。
2023-08-28 cond-mat.mes-hall
Single photon controlled steady state electron transport through a resonance DQD-Cavity system in a strong coupling regime
本文通过理论计算研究了耦合到量子化腔场的双量子点中的稳态电子输运,包括共振和非共振两种情况,并考虑了弱耦合和强耦合.在共振强耦合区,发现DQD和腔的能态之间的光子交换反映了多个拉比共振。通过调节腔-环境耦合强度,可以平滑地增加态的电子占据和输运电流。使系统非共振,但仍然在强耦合制度,光子交换减少和电子占领的系统和通过它的传输电流是突出的高腔环境耦合强度。在DQD和腔之间的弱耦合区域,在高的腔-环境耦合强度值下,系统在共振和非共振区域具有几乎相同的响应。
2022-09-03 cond-mat.mes-hall
Dynamics of Coupled Qubits Interacting with an Off-Resonant Cavity
我们研究了一对量子位的模型,这对量子位与单个非谐振腔模式相互作用,此外,还表现出直接的量子位间耦合。这种系统的可能实现包括线谐振器中的耦合超导量子比特以及腔中量子点的激子态或电子自旋态。量子比特间的耦合强度、量子比特与腔模之间的耦合强度以及腔模失谐量的相对能量标度强烈地依赖于涌现动力学现象。我们表明,腔模色散使测量的耦合量子比特系统的状态在微扰制度。讨论了量子比特间的直接相互作用对腔介导的双量子比特门的影响。此外,我们表明,对于两个量子比特的非对称耦合的腔,直接的量子比特间的耦合可以通过光学控制的交流斯塔克效应。
2006-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influence of electron-acoustic phonon scattering on off-resonant cavity feeding within a strongly coupled quantum-dot cavity system
提出了一种介质相关的量子光学方法,用来描述电声子耦合对强耦合量子点腔系统发射光谱的影响。使用光量子化和光子格林函数形式主义的正则哈密顿,声子包括所有订单通过点极化率函数内获得的独立玻色子模型。我们推导出简单易用的线性量子光谱的解析表达式,包括激子和腔发射衰减通道的影响。在半导体腔QED的制度下,我们研究了各种激子腔失谐的腔发射,并展示了丰富的光谱不对称性以及腔模抑制和增强效应。我们的技术是非微扰的,和非马尔可夫,并可以应用于研究光子发射从广泛的半导体量子点结构,包括波导和耦合腔阵列。我们直接比较我们的理论最近和显然令人费解的实验数据为一个单一的站点控制的量子点在光子晶体腔和显示良好的协议作为腔点失谐的函数和作为温度的函数。
2011-02-03 cond-mat.mes-hall
Resonant Tunneling Diodes Strongly Coupled to the Cavity Field
我们展示了嵌入在双金属腔中的谐振调谐二极管,与腔场强耦合,同时保持其电子特性。我们测量的极化激元色散,并找到一个相对真空拉比分裂为16%,这明确符合强耦合制度。此外,我们表明,电子输运有一个显着的影响,通过调制耦合强度的极化激元。电子输运和极化激子物理在我们的器件中的融合开辟了腔量子电动力学和集成光子学的新方面。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamical stabilization by vacuum fluctuations in a cavity: Resonant electron scattering in the ultrastrong light-matter coupling regime
我们发展了一个腔中电子被短程排斥势散射的理论。在电子与腔场的超强耦合区,腔场的真空涨落导致了被排斥势核所束缚的准定态极化激元的动力学稳定。当自由电子的能量与受限态的能量一致时,伴随着腔光子发射的电子的极其有效的共振非弹性散射出现。这种效果进行了讨论,作为可能的自由电子源的非经典光的基础。
2022-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlling the electro-optic response of a semiconducting perovskite coupled to a phonon-resonant cavity
Max Planck Institute for Polymer Research(马克斯·普朗克高分子研究所);Pohang University of Science and Technology(浦项科技大学)
研究声子共振腔与钙钛矿材料的耦合对混合有机-无机钙钛矿体的瞬态光电导性的影响,发现腔体-声子耦合虽不改变材料性质,但能显著增强整体系统对光的响应。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Cavity-photon controlled thermoelectric transport through a quantum wire
研究了量子化光子场对电子通过嵌入光子腔中的量子线的热电输运的影响。量子线连接到不同温度下的两个电子库,从而产生热电流。瞬态热电流强烈地依赖于光子能量和最初在腔中的光子数。两种不同的制度进行了研究,非共振和共振极化场,光子能量小于,或等于一些最低状态的量子线之间的能量间隔。我们观察到,由于光子复制态参与输运,非共振光子场的电流是反向的。记录的共振光子场,拉比分裂的直接后果的电流减少。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall
The photocurrent generated by photon replica states of an off-resonantly coupled dot-cavity system
利用稳态下的量子主方程研究了量子点与光子腔耦合的输运性质。在非共振区,当光子能量小于量子点的最低电子态之间的能量间隔时,计算了光子在电子系统中被泵浦时,光子复制态所产生的电流,通过调节电子-光子耦合强度,可以通过光子极化和环境的腔-光子耦合强度的影响来增强光电流.我们表明,通过光子副本产生的电流是非常敏感的光子偏振,但它不是强烈依赖于在环境中的平均光子数。
2019-05-01 cond-mat.mes-hall
Resonant Excitation and Purcell Enhancement of Coherent Nitrogen-Vacancy Centers Coupled to a Fabry-Pérot Micro-Cavity
金刚石中的氮空位(NV)中心已被确立为量子网络的主要构建块。然而,扩展到几个网络节点之外目前受到低自旋光子纠缠率的限制,这是由NV中心的相干光子发射和收集的低概率造成的。集成到腔中可以通过Purcell效应提高这两个值,但是近表面NV中心的光学相干性差到目前为止阻止了它们的共振光学控制,这是纠缠产生所需要的。在这里,我们克服了这一挑战,并展示了共振寻址的个人,光纤腔耦合NV中心,并收集他们的Purcell增强相干光子发射。利用非谐振和谐振寻址协议,我们提取Purcell因子高达4,与详细的理论模型相一致。该模型预测,对于现实参数,每次光激发的相干光子检测的概率可以增加到10%-比现有技术的固体浸没透镜收集系统提高了两个数量级。在T $\sim$ 4 K的封闭循环低温系统中,单相干量子发射体的改进光学界面的共振操作是实现具有长相干性的广泛量子网络的重要结果。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-photon controlled thermospin transport in a resonant ring-cavity system
腔耦合纳米电器件为基于电子自旋和光子之间耦合的量子技术带来了巨大的希望。在这项研究中,我们接近这些影响的描述,通过使用量子主方程的纳米器件的建模。我们假设一个量子环耦合到两个不同温度的外引线上,并嵌入一个具有单光子模式的腔中。通过调节Rashba耦合常数和电子-光子耦合强度,研究了环形腔系统的热自旋输运。在没有空腔的情况下,引线的温度梯度导致在环系统中产生热自旋输运。观察到诱导自旋极化在对应于Aharonov-Casher相消干涉的Rashba耦合常数的临界值处具有最大值,在该临界值处热自旋电流被有效地抑制。嵌入光子腔中,光子能量接近于与量子环最低态之间的能量间隔共振,观察到能谱中的拉比分裂。此外,光子复制态的形成导致热自旋电流的减少。
2018-06-24 cond-mat.mes-hall
Plasmonic coupled-cavity system for enhancement of surface plasmon localization in plasmonic detectors
等离子体激元耦合腔系统由四分之一波长耦合器腔、谐振法布里-珀罗探测器纳米腔和非谐振反射器腔组成,用于增强等离子体激元探测器中表面等离子体激元的局部化。耦合器腔是基于传输线理论和波长缩放规则在光学制度的基础上设计的,而反射器腔是从非谐振腔结构来衰减等离子体波的传输。我们观察到强耦合的腔在模拟结果中,与86%的表面等离子体局域化实现的改善。等离子体激元耦合腔系统可以在纳米级光电探测器、传感器和各种等离子体激元电路器件的领域中找到有用的应用。
2013-12-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonant atom-field interaction in large-size coupled-cavity arrays
我们考虑一个交错耦合腔阵列,其中每个腔模与一个原子相互作用。与大尺寸阵列的均匀跳跃率的原子动力学被称为冻结在强跳跃制度,我们表明,共振原子场动力学与显着的能量交换的情况下,即使在热力学极限的交错跳跃率。这种效应是由自由光子色散关系中的能隙和能隙中心的离散频率共同产生的。后者对应于一个绑定的正常模式,仅源于有限的阵列长度。取决于哪个腔被激发,要么原子动力学被冻结,要么在束缚光子模式和它的原子类似物之间触发Jaynes-Cummings式的能量交换。由于这些现象对于任何数量的腔都是有效的,因此即使在小尺寸阵列中也易于在实验上观察到。
2011-04-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long distance coupling of resonant exchange qubits
我们研究了微波腔作为半导体量子点(QD)中两个共振交换(RX)量子比特之间长距离相互作用的介体的有效性,仅受腔的扩展限制。我们的相互作用模型包括正交归一化的Wannier轨道构造的Fock-Darwin状态的假设下,一个谐波量子限制势。我们计算了Jaynes-Cummings哈密顿量中的量子比特-腔耦合强度,发现具有非对称电荷组态的两个态之间的偶极跃迁构成了相应的RX量子比特-腔耦合机制.共享腔中的两个RX量子位之间的有效耦合产生了通用的两量子位iSWAP门,其门时间在纳秒量级上,距离在高达一毫米的量级上。
2015-11-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron-photon Chern number in cavity-embedded 2D moiré materials
本文从理论上研究腔量子电磁场对二维莫尔材料拓扑性质的调控,提出电子-光子拓扑陈数,并证明共振腔模可诱导出新的更高陈数。
2023-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Relaxation breakdown and resonant tunneling in ultrastrong-coupling cavity QED
本文研究了非对称偶极子与单腔模超强耦合的开放弛豫动力学,发现超强耦合抑制系统弛豫,但极化多光子共振可通过腔介导的共振隧穿恢复快速弛豫,并给出了基于Rabi模型对角化的解析描述。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing a two-level system bath via the frequency shift of an off-resonantly-driven cavity
虽然平面微波超导谐振器的主要损耗通道已被确定为与两能级系统(TLS)浴的外部耦合有关,但在存在非谐振泵的情况下这种腔的行为尚未完全理解。在这里,一个半经典的模型,预测除了众所周知的TLS引起的阻尼功率相关的频率偏移。该模型进行了实验验证,通过执行一个两个音光谱的几个谐振器上制作的各种基板。连同提供的分析公式,这里提出的技术是一个简单的,但功能强大的工具,以表征各种性质的TLS浴,如他们的平均失相速率。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunneling-assisted optical information storage with lattice polariton solitons in cavity-QED arrays
考虑两个能级介质中的弱耦合纳米腔阵列,我们揭示了各种动力学制度,如扩散,自陷,孤立子,呼吸子的波包中存在的光子隧穿过程中的下一个最近的腔。我们的注意力集中在低支(LB)亮极化激元孤子的形成,由于两体极化激元-极化激元散射过程。当失谐频率被精确控制时,低支晶格极化激元局域态,即,即在类光子状态和类物质状态之间演化的孤子和呼吸子,被示出作为用于光学信息的空间分布存储和检索的载体。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Investigation of Non Resonant Dot - Cavity Coupling in Two Dimensional Photonic Crystal Nanocavities
我们研究了单半导体量子点与光子晶体纳米腔光模耦合的光发射。对于光谱和空间耦合的点,自相关测量揭示了有效的单光子产生,由于珀塞尔效应,寿命大大减少。然而,多光子发射概率相比于相同的量子点跃迁,当它通过受控的$N_2$ -沉积从腔模式失谐时增强。这表明使用光子互相关光谱显示与点相关的发射背景的存在。光子的时间相关性持续,即使是大的光谱失谐超过$Δλ\sim-10 nm$,不包括本征量子点连续和声子介导的过程是负责腔模发射背景。我们提出了一个机制的基础上,光子诱导的震动过程中的带电量子点,增强的光学腔。
2008-02-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Deterministic photon storage and readout in a semimagnetic quantum-dot--cavity system doped with a single Mn ion
光捕获是光通信中实现同步的重要机制。特别是在单光子水平上,需要控制精确的发射时间。在本文中,我们从理论上提出了一个单光子缓冲器件的量子点与一个单一的Mn原子掺杂在一个腔中。我们提出了一种方法来保留一个单腔光子作为点的激发。存储方案是基于亮到暗的激子转换与非共振的外部光场和介导的自旋翻转与磁性离子。诱导的斯塔克位移使两个激子状态共振,并导致激发转移到光学惰性的。存储的光子可以按需以相同的方式通过重新填充具有短寿命的亮态来读出。我们的研究结果表明,有可能暂停一个光子几乎两个数量级以上的寿命亮激子。
2022-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded single phonon preparation, storage and readout in cavity optomechanics
我们从理论上分析了如何利用机械振子与光腔场之间的辐射压耦合以预示的方式产生机械运动的单量子(Fock态),并按需释放存储的激发作为单光子。从接近其基态的振荡器开始,激光泵浦上运动边带导致动态反作用放大和相关光子-声子对的产生。因此,一个斯托克斯光子的探测将宏观振荡器投射到单声子福克态。这种机械状态的非经典性质可以通过在下边带上应用读出激光(即光学冷却)以将声子状态映射到光子模式,以及通过对反斯托克斯光子进行自相关测量来证明。我们讨论了我们的建议的相关性,为未来的腔光学力学作为一种使量子技术。
2014-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph