Cavity-enhanced single artificial atoms in silicon
固体中的人造原子是量子网络、可扩展的量子计算和传感的主要候选者，因为它们将长寿命的自旋与移动和鲁棒的光子量子比特相结合。在这些系统的核心自旋光子接口的中心要求是长的自旋相干时间和有效的自旋光子耦合在电信波长。硅中的人造原子具有独特的潜力，可以将硅中自旋的长相干时间与世界上最先进的微电子和光子平台中的电信波长光子相结合。然而，目前的一个瓶颈是人造原子的自然弱发射率。一个开放的挑战是通过耦合到光学腔来增强这种相互作用。在这里，我们展示了腔增强的单个人工原子在硅的电信波长。我们通过逆向设计优化了光子晶体谐振腔，并在通信O波段实现了单G中心的可控腔耦合。我们的研究结果说明了在电信波长的硅中实现确定性自旋光子界面的潜力，为可扩展的量子信息处理铺平了道路。
2023-02-20 physics.optics quant-ph
Casimir stress in and force on a metal slab in a planar cavity
首先强调的实用程序的广义菲涅耳系数的理论中的Casimir效应在平面腔，我们补充我们以前的讨论普通Casimir力和Casimir应力在金属（等离子体）平板在一个平面腔。我们证明了强依赖性的Casimir应力在薄板上的边界介质的对称Lifshitz配置的属性。与此相反，厚板中的应力逐渐变得对外部边界条件不敏感。我们还考虑了Casimir力的位置依赖性和应力在一个薄金属板在一个平面腔。而每单位面积上的力强烈增加时，它接近一面镜子，在板的应力减少，并最终改变了符号。通常，应力随着腔宽度和反射镜反射率的减小而减小。
2009-11-13 quant-ph
Picosecond Pulsed Squeezing in Thin-Film Lithium Niobate Strip-Loaded Waveguides at Telecommunication Wavelengths
在一个具有集成度和稳定性的平台上实现高水平的脉冲压缩是连续变量量子信息处理的关键要求。通常，高度压缩的状态是用窄带光学腔和块状晶体实现的，限制了可扩展性。利用集成光学器件中的单通参量下转换，我们演示了皮秒脉冲在薄膜掺锂条形加载波导中的正交压缩。对于小于0.3 W的片上峰值功率，我们测量到高达-0.33 $\pm$ 0.07 dB的压缩，推断片上值为-1.7 $\pm$ 0.4 dB。这项工作突出了带加载波导平台的宽带压缩应用和光子量子技术的发展的潜力。
2022-04-12 quant-ph
Two-Dimensional Photonic Crystal Slab Nanocavities on Bulk Single-Crystal Diamond
金刚石色心是量子计算和量子网络中很有前途的自旋量子比特。在光子介导的纠缠分发方案中，光接口的效率最终决定了这种系统的可扩展性。耦合到发射器的纳米级光学腔构成了稳健的自旋光子界面，其可以增加自发发射速率和光子提取效率。在这项工作中，我们介绍了具有高品质因数和立方波长模体积的二维光子晶体平板纳米腔的制备-直接在块体金刚石中。这个平面平台提供了可扩展性，并大大扩展了钻石中经典和量子纳米光子学的工具包。
2018-01-03 physics.app-ph quant-ph
Repulsive Casimir-Lifshitz pressure in closed cavities
本文研究了磁介质腔中介质球表面的相互作用压力。我们确定这个数量的符号，而不管几何形状的腔系统在热平衡，扩展Dzyaloshinskiii-Lifshitz-Pitaevskii结果均匀的平板。与以前关于Casimir-Lifshitz力的定理一样，结果是基于散射形式主义。在这种情况下，证明遵循电磁散射的可变相位方法。有了这个，我们提出的配置中的相互作用和自能贡献的压力往往扩大的领域。
2021-01-22 quant-ph
Triangular nanobeam photonic cavities in single crystal diamond
钻石光子学为探索室温腔量子电动力学和实现可扩展的多量子位计算提供了一种有吸引力的体系结构。本文综述了金刚石光子技术的研究现状。设计、制造和表征了一种在单晶金刚石中产生的新型三角形截面纳米梁腔。基于三角形截面的本发明的腔设计允许垂直限制和比基于板的纳米腔更好的信号收集效率，并且消除了对预先存在的膜的需要。纳米梁是由聚焦离子束（FIB）图案化。该腔的特征是共焦光致发光。这些模式的品质因数为Q ~220，并且在波长上偏离NV色心零声子线（ZPL）仅~1.7nm。测量结果与三维时域有限差分法（FDTD）计算结果吻合较好。一个更先进的腔设计与Q= 22，000的建模，显示了高Q值的实现使用三角形腔设计的潜力。讨论了这一概念及其在自旋非破坏测量和量子计算中的应用前景。
2011-01-07 physics.optics quant-ph
Quantization of optical quasinormal modes for spatially separated cavity systems with finite retardation
本文提出基于准正规模式的多腔量子化方案，通过定义定量判据判断独立或联合量子化的适用性，并以介电平板和金属纳米棒二聚体验证，实现用单腔参数高效处理多腔耦合现象。
2024-09-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Reflectance measurement of two-dimensional photonic crystal nanocavities with embedded quantum dots
利用光致发光和反射光谱测量了二维光子晶体平板纳米腔中InAs量子点的光谱。通过比较两种不同方法得到的光谱，发现它们与纳米腔的谐振波长一致，并且表明反射法可以同时测量有源和无源腔。用交叉偏振反射法测量了谐振波长在1280 ~ 1620 nm范围内的纳米腔的Q值。实验上，Q因子对于较长的波长减小，并且在共振时由纳米腔反射的强度在1370 nm附近变得最小。的Q-因子的趋势解释的板厚度相对于谐振波长的变化，显示出良好的理论和实验之间的协议。共振时纳米腔反射强度的趋势可以理解为源自PC板和下面的空气包层厚度的影响。除了三维时域有限差分计算，引入了一个分析模型，该模型能够再现实验中观察到的反射强度的波长依赖性。
2010-08-13 physics.optics quant-ph
Near-field imaging of optical nano-cavities in Hyperuniform disordered materials
超均匀无序光子材料最近已被证明显示出大的，完整的光子带隙和各向同性的光学特性，并正在成为众多光电应用的强有力的候选者，使它们与许多周期和准周期的同行竞争。在这项工作中，高品质因数光学腔超均匀无序结构的制造通过半导体板和实验解决的扫描近场光学显微镜。我们检测到的大范围的局限腔模式来自于精心设计的电介质结构的局部修改。以前的工作超均匀无序光子系统已经确定了几个安德森局域态光谱位于PBG边缘相对较高的品质因数。在这项工作中，通过工程的腔的结构参数，我们实现了一个实验的品质因数的顺序为6000（高于一个的安德森状态），我们表明，三种类型的本地化模式的不同性质的共存在一个小区域内，并在一个相对狭窄的光谱窗口的无序相关系统。与受到光子晶体的轴取向所施加的严格布局约束的有序结构相比，它们与一般边界约束的兼容性使得无序超均匀图案中的光学腔成为用于平面光学电路的柔性光学绝缘体平台。
2023-02-24 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Suspended photonic crystal membranes in AlGaAs heterostructures for integrated multi-element optomechanics
我们提出了高反射率的机械谐振器制作的AlGaAs异质结用于在电信波长制度的自由空间光学腔。机械谐振器制造在GaAs板中，并用光子晶体图案化以增加其面外反射率。机械模式的表征揭示了GaAs器件层中的残余拉伸应力。这种应力导致比未受应力的GaAs更高的机械频率，并且可以用于机械耗散的应变工程。同时，我们发现入射光束的有限束腰导致了反射光谱的下降。该特征源于与光子晶体的引导共振的耦合，这是在设计有限尺寸的板时必须考虑的效应。这里展示的单层和亚$\upmu$ m间距双层板可以直接在同一材料平台上的分布式布拉格反射镜的顶部上制造。该平台为在芯片上实现集成多元件腔光机器件和光机微腔开辟了一条途径。
2020-08-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quasibound states in the continuum in photonic-crystal-based optomechanical microcavities
本文研究了基于光子晶体的光机械微腔中的连续谱准束缚态，提出用悬浮光子晶体板与分布式布拉格反射镜组合简化系统，使腔损耗仅由材料吸收主导，预计光学品质因子超过10^5。
2023-12-30 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Cavity piezo-mechanics for superconducting-nanophotonic quantum interface
混合量子系统是实现分布式量子网络的关键。特别是，在典型的超导量子比特频率下工作的压电力学具有低热激发的特点，并提供了一个有吸引力的平台来桥接超导量子处理器和光通信信道。然而，在低温下以足够强的强相互作用集成超导和光机械元件仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们报告了一个集成的超导腔压电光学机械平台，其中10 GHz的声子与超导和纳米光子腔中的光子同时共振耦合。受益于所实现的大的压电机械协同性（$C_\mathrm{em}\sim7$）和增强的光机械耦合的脉冲光泵，我们证明了相干相互作用在低温下通过观察有效的微波光光子转换。该混合接口在实现大规模量子通信方面迈出了实质性的一步，同时也为微波-光子纠缠和以吉赫声子为媒介的量子传感领域做出了新的探索。
2020-02-21 physics.optics quant-ph
Strong to ultra-strong coherent coupling measurements in a YIG/cavity system at room temperature
本研究在室温下实现了YIG板与3D重入腔从强耦合到超强耦合的测量，耦合率达12%-59%，并指出分析此类器件极化激元分支时的关键考量，实验结果与频域电磁有限元仿真高度吻合。
2023-04-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Robust nano-fabrication of an integrated platform for spin control in a tunable microcavity
将金刚石中的氮空位中心耦合到光腔中是提高金刚石基量子网络效率的一种很有前途的方法。这些网络的操作所需的完整工具箱的一个重要方面是能够实现微波控制与腔框架内的这种缺陷相关的电子自旋。在这里，我们报告了一个集成平台的制造微波控制的NV中心电子自旋在一个开放的，可调的法布里-珀罗微腔。腔的精细度的测量的一个关键方面表明，所提出的制造过程不会损害其光学特性。我们提供了一种方法，将一个薄的金刚石板到腔结构和展示NV中心自旋的控制。这些结果表明，这种设计的承诺，为未来的腔增强NV中心自旋光子纠缠实验。
2017-08-23 physics.app-ph quant-ph
Two-photon interference from as-grown InAsP/InP quantum dots under detuned excitation
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Kassel（卡塞尔大学）
该研究证实，分子束外延生长的原生InAsP/InP量子点在失谐准共振激发下可产生不可区分通信波段单光子，为量子光源制备提供了新的可行方案。
2026-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multimode Entangled Squeezed Light Generation and Propagation in a Coupled-Cavity Photonic Crystal
Queen’s University（女王大学）
本文提出了一种高效方法，用于在多模式光子晶体耦合谐振腔系统中生成并维持纠缠压缩光态。
2025-12-19 quant-ph
Nanocavity-mediated Purcell enhancement of Er in TiO$_2$ thin films grown via atomic layer deposition
本文提出在硅衬底上通过原子层沉积生长掺铒TiO₂薄膜并与硅纳米光子腔倏逝耦合，实现300倍Purcell增强，为硅光子集成量子存储器及片上放大器、激光器提供低温可扩展平台。
2023-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
