Terahertz emitters based on microcavity dipolaritons
我们建议使用偶极激元-量子阱激子与大的偶极矩，耦合到一个平面微腔-产生太赫兹（THz）辐射。这是通过用两个太赫兹失谐激光器激发系统来实现的，这导致激子极化激元在失谐频率下的偶极矩振荡，从而产生太赫兹发射。我们优化了微腔嵌入AlGaAs双量子阱系统的结构参数，并表明，当激光频率都匹配不同的偶极化激元态时，太赫兹辐射强度最大。还研究了阱间电子隧道耦合对太赫兹辐射频率和强度的影响，证明了极化子偶极矩和拉比分裂之间的权衡。
2019-05-07 cond-mat.mes-hall
Emission dipole orientation reveals dynamic single-molecule interactions with 2D crystals at solvent interfaces
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
本文提出高通量偏振单分子定位显微镜，同时以纳米精度解析单荧光分子的位置和发射偶极取向，揭示了室温下六方氮化硼与有机溶剂界面处分子相互作用动力学。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Extraordinary subradiance with lossless excitation transfer in dipole-coupled nano-rings of quantum emitters
亚波长间隔的偶极耦合量子发射器环具有很少的辐射，但非常多的亚辐射集体模式。这些显示出形成纳米级高Q光学谐振器的3D限制的空间辐射场图案。我们表明，定制的几何形状，方向和两个这样的环之间的距离允许增加相干环到环耦合与自由空间发射的几个数量级的比率。特别是，我们发现，次辐射激发，当离域在几个环网站，有效地传输之间的环具有高保真度。
2019-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dipolar interactions between field-tuneable, localized emitters in van der Waals heterostructures
虽然自由空间中的光子几乎不相互作用，但物质可以介导它们之间的相互作用，从而导致光学非线性。单量子水平上的这种相互作用会导致就地光子排斥，这对于基于光子的量子信息处理和实现光的强相互作用多体态至关重要。在这里，我们报告的排斥偶极-偶极相互作用的电场可调，局域化层间激子在MoSe $_2$ /WSe $_2$异质双层。具有面外非振荡偶极矩的单个定域激子的存在使第二激发的能量增加了$\sim$ 2 meV --比发射线宽大一个数量级并且对应于$\sim$ 5 nm的偶极间距离。在较高的激发功率下，多激子复合物以系统较高的能量出现。发射极化的磁场依赖性与偶极分子态的自旋谷单重态性质一致。我们的发现是一个重要的一步，创造激子的几个和多体状态，如偶极晶体与自旋谷旋量范德华（VDW）异质结构。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Transition Dipole Rotation Beyond the Condon Approximation in Single hBN Quantum Emitters
İzmir Institute of Technology（伊兹密尔理工大学）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；Sabancı University（萨班哲大学）
研究揭示单层hBN量子发射体的跃迁偶极矩随光子能量旋转，通过高分辨率光谱显示室温下偶极方向旋转达40度，证实声子浴耦合驱动该现象，首次原理计算验证了声子位移对跃迁偶极方向的影响，突破Condon近似限制。
2026-04-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooperative Effects in Closely Packed Quantum Emitters with Collective Dephasing
在紧密堆积的量子发射体系综中，由于偶极-偶极相互作用引起的退相，合作效应通常被抑制。在这里，我们表明，通过添加足够强的集体退相合作的影响可以恢复。特别是，我们表明，在一个紧密包装的强烈驱动的两级量子发射体，集体退相的合奏的偶极力相比，增强了一个独立的非相互作用合奏的偶极力。我们的结果是相关的固态系统嵌入量子发射器，如钻石中的色心和超导量子比特在微波腔和波导。
2018-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum emitter in a plasmonic field: an orientation generalised model
该研究针对现有等离子体场中量子发射器相互作用模型仅适用于极端取向的局限，推广出适用于任意偏振角的半经典偶极-偶极作用模型，揭示了中间角度下总场与外场不对齐的特性及偏振角变化的影响。
2024-12-10 cond-mat.mes-hall
Deterministic coupling of quantum emitters in WSe$_2$ monolayers to plasmonic nanocavities
我们讨论了在剥离的WSe $_2$单分子膜中的位点选择性诱导的量子发射体与等离子体纳米结构的耦合。在表面上以\SI{4}{\micro\meter}的间距排列的正方形和矩形金纳米柱具有数十纳米的尺寸，并且充当用于在原子级薄材料中形成量子发射器的种子。我们观察到chrarteristic窄带发射信号的单层，这对应以及与金属纳米柱的位置，有和没有薄的电介质涂层。从发射器的单光子发射证实了自相关测量，产生$g^{2}(τ=0)$值低至0.17。此外，我们观察到我们的单光子发射器与频率匹配的等离子体共振的强共极化，表明确定性的光-物质耦合。我们的工作代表了一个重要的一步，可扩展的实现耦合量子发射极谐振器系统的高度集成的量子光子和等离子体应用。
2018-06-17 cond-mat.mes-hall
Strain Engineering of Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitride
六方氮化硼（hBN）量子发射体是实现集成量子光子系统的重要组成部分。然而，其光谱的不均匀性目前限制了其潜在的应用。在这里，我们施加拉伸应变嵌入在几层hBN薄膜的量子发射器，并实现红色和蓝色的光谱位移与调谐幅度高达65毫电子伏，任何二维量子源的记录。我们证明了可逆调谐的发射和相关的物理性质。我们还观察到响应于应变的光偶极子的旋转，这表明存在第二个激发态。我们推导出一个理论模型来描述hBN中基于应变的调谐，以及光偶极子的旋转。我们的工作证明了分层材料中量子发射器的应变调谐的巨大潜力，使其能够在可扩展的量子光子网络中使用。
2020-01-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Deterministic Single-Photon Emitter Arrays in Hexagonal Boron Nitride by Carbon-Assisted Focused Ion Beam Engineering
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
提出一种无光刻的三步工艺（镓离子束刻蚀、纳米碳沉积、热退火）在六方氮化硼中生成空间可控的单光子发射体阵列，发射体产率达89%，最佳发射体纯度g^(2)(0)=0.15±0.09，为集成量子光子学提供可扩展路径。
2026-06-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Nanophotonic control of circular dipole emission: toward a scalable solid-state to flying-qubits interface
利用纳米结构控制单量子发射体的光子发射对于可扩展的片上量子信息处理至关重要。如今，纳米谐振器可以影响发射器的寿命，并最终在发射器和光场之间引起强耦合，而纳米天线可以控制发射的方向性。将这种控制扩展到操纵轨道角动量变化跃迁的发射，将使长寿命固态量子比特和飞行量子比特之间的耦合成为可能。由于这些过渡与圆形，而不是线性偶极子，这样的控制需要详细的知识的空间依赖的相互作用的复杂偶极子与高度结构化的光学本征态包含本地螺旋。使用一个经典的模拟，我们在实验上映射的圆偶极子的光子模式的模型结构，一个光子晶体波导。我们表明，根据当地的螺旋偶极子可以耦合到模式传播到左边或右边。这些地图与计算结果非常吻合。因此，我们的测量结果表明，自旋光子耦合的途径与近单位（0.8 $\pm$ 0.1）的效率。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Incoherent population trapping in quantum emitters
本文提出随机模型推翻辐射概率与内量子效率成正比的假设，揭示亚稳态非相干俘获机制，并提供获取确定性发射体的实验方案。
2025-04-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Polarization dynamics of solid-state quantum emitters
本研究利用六方氮化硼和纳米金刚石缺陷，结合实验测量与密度泛函理论，揭示固态量子发射体偶极子取向及时间偏振动力学机制。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamics of a quantum emitter resonantly coupled to both external field and localized surface plasmon
我们研究了在一个强的外部共振电磁场的存在下，耦合到附近的金属纳米粒子（MNP）的量子偶极子发射体（QDE）系统中的激发动力学，该金属纳米粒子在QDE辐射跃迁的频率处表现出偶极局域表面等离子体（LSP）共振。考虑到QDE-场的相互作用在强QDE-场耦合的制度，我们表明，反馈提供的MNP上的QDE（由于LSP激发与产生的领域的QDE跃迁的偶极矩）的拉比振荡的相干过程显着影响，导致在发生额外的卫星频率的辐射光谱散射的QDE-MNP配置。高次谐波的相对比率强烈地取决于QDE-MNP分离，这是一个重要的特征，可以用于观察这种效应，并被利用，例如，用于控制纳米级的距离。
2018-01-04 cond-mat.mes-hall
Quantum metasurfaces with periodic arrays of $Λ$-emitters
本文从理论上研究了具有规则间距的量子发射体和基态的二重态（所谓的$Λ$ -发射体）的单分子层的光学响应。发射体通过延迟偶极-偶极相互作用的自作用提供了正反馈，该正反馈与孤立发射体的固有非线性相互作用，导致系统的奇异光学动力学和突出的效应，如多稳定性、自振荡和准混沌行为。%分叉图的方法是用来分类不同的情况下，系统的行为。在一定的光谱范围内，单层膜起着反射镜的作用。单层的光学响应表现出对双峰分裂和双峰内的弛豫的高灵敏度，这表明后者是定制单层光学响应的关键参数。这些性质使得这样的系统非常有前途的纳米光子应用。我们讨论了纳米尺寸的全光学器件的预测的非线性效应的相关性。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall
Disorder-assisted excitation localization in chirally coupled quantum emitters
具有手性耦合的一维量子发射体可以表现出非互易的衰变通道，以及通过原子-波导界面介导的光诱导偶极-偶极相互作用。当位置无序被引入到这样的原子阵列，我们能够识别从激发离域到本地化的动态相变，与衰减率的方向性和光诱导偶极-偶极相互作用的强度之间的相互作用。在本地化阶段的深处，其特征长度减少，并向相互耦合制度饱和，导致系统动力学的遍历性被强烈打破。我们还发现了相互作用驱动的重入行为的本地化阶段和减少的水平排斥下强无序。前者与幂律衰减的冯诺伊曼熵指数的下降相吻合，这使我们了解了开放量子系统中纠缠的保持和非平衡动力学之间的密切关系，而后者则在这个特定的无序系统中呈现出明显的窄间隙比分布。
2020-05-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Room-temperature Single Photon Emitters in Cubic Boron Nitride Nanocrystals
宽带隙半导体中的色心作为依赖于室温单光子发射（SPE）的量子技术的平台以及基于色心对电场和磁场的响应的纳米级计量应用的平台正引起广泛关注。在这里，我们展示了室温SPE从立方氮化硼（cBN）纳米晶体中的缺陷，我们毫不含糊地分配到立方相使用光谱分辨拉曼成像。这些孤立的斑点显示光致发光（PL）光谱与零声子线（ZPL）在可见光区（496-700 nm）时，受到亚带隙激光激发。发射光子的二阶自相关揭示了与$g^{2}$ ~ 0.2和2.75 ns的衰减常数的反聚束，这是通过荧光寿命测量进一步证实。本文中呈现的结果证明了源自cBN中的缺陷的光学可寻址隔离量子发射器的存在，使得该材料成为光电器件和量子应用的有趣平台。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall
Spontaneous emission of a quantum emitter near a Chern insulator: interplay of time reversal symmetry breaking and van Hove singularity
我们考虑了偶极近似下二维Chern绝缘体附近的二能级量子发射体的一般问题，研究了绝缘体的频率响应和电子态密度如何改变发射体在基态和激发态之间的跃迁速率.为此，我们通过基于Qi-Wu-Zhang模型和使用Kubo公式进行紧束缚计算，获得电导率张量的全实频行为，并推导出系统的全电磁格林张量，这打破了Onsager互易性。这使我们能够发现，对于小于最大带隙的频率，该系统对时间反转的破环是敏感的，而对于大得多的频率，该系统变得不敏感，与歧视的圆极化偶极子发射器的状态的影响。我们还研究了范霍夫奇异性对表面诱导校正的过渡率的影响，发现它可以提高其幅度的几个数量级的情况下，电导率被设置为静态值相比。通过考虑配置中的偶极子是圆极化或平行于表面的陈省身绝缘体，我们发现，表面校正的过渡率可以表现出一种新的衰减与正弦积分样振荡。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph
Zero-phonon line emission of single photon emitters in helium-ion treated MoS$_2$
Walter Schottky Institut and Physics Department, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学沃尔特·肖特基研究所和物理系）；MCQST（慕尼黑量子科学与技术中心）；Department of Molecular Chemistry and Materials Science, Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所分子化学与材料科学系）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Michigan（密歇根大学电气工程和计算机科学系）
研究单光子发射体在氦离子处理的单层MoS₂中的零声子线发射，通过比较光谱线宽与自相关函数推断值，量化均匀加宽和声子贡献，并结合理论模型进行分析。
2026-01-18 cond-mat.mes-hall
Generation of polarization-entangled photon pairs from two interacting quantum emitters
Centro de Física de Materiales (CMF-MPC), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CMF-MPC），CSIC-巴斯克国立大学联盟）；Department of Electricity and Electronics, University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克国立大学（UPV/EHU）电力与电子工程系）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心（DIPC））；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科，巴斯克科学基金会）
本文提出利用两个具有垂直跃迁偶极矩的量子发射体生成偏振纠缠光子对，通过Wigner-Weisskopf理论证明其可行性，并展示通过光学滤波器可实现高纠缠光子对的后选择。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dense dipole-dipole-coupled two-level systems in a thermal bath
本文研究热浴中稠密二能级发射体系综的量子动力学，证明在弱热浴和较强偶极-偶极耦合条件下自发散射光场具有量子性质，并揭示集体光子强度受热浴强度调制。
2024-05-02 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus quant-ph
Cooperative subwavelength molecular quantum emitter arrays
偶极耦合的亚波长量子发射器阵列合作响应外部光场，因为它们可以托管集体离域激发（激子的一种形式）与超或亚辐射特性。深亚波长分离通常发生在分子系综中，其中除了光子-电子相互作用之外，电子-振动子耦合和振动弛豫过程也起着重要作用。我们提供了分析和数值结果的修改超和亚辐射的分子环的偶极子，包括激发的振动自由度。虽然振动通常被认为是有害的相干动力学，我们表明，分子二聚体或环可以作为平台，用于制备长寿命的暗叠加态的振动弛豫援助。在闭环配置中，我们扩展了以前的预测产生的相干光从理想的量子发射器的分子发射器，量化的作用，振动耦合到输出强度和相干性。
2022-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient frequency-selective single-photon antennas based on a bio-inspired nano-scale atomic ring design with 9-fold symmetry
受限阵列中的量子发射体表现出几何形状相关的集体动力学。特别地，纳米级规则的X形阵列可以具有子辐射态，其激子寿命随发射极数目呈指数增长。我们发现，通过在环中心放置一个额外的共振吸收偶极子，这样的结构成为一个高效的单光子吸收与可剪裁的频率。有趣的是，对于九边形中的正好九个发射器，正如它出现在常见的生物捕光复合物（LHC2）中一样，我们发现其最暗状态衰减速率的最小值和有效吸收截面的最大值，超过了单个吸收发射器。对于九个发射器的这种最佳的起源可以几何地追溯到这样的事实，即单个环形发射器与包括中心环的所有其他发射器的耦合强度的总和紧密地匹配中心与所有环形发射器的耦合。新兴的暗集体本征态具有占主导地位的中心占领，促进有效的能量吸收和快速传输。谐振频率可以通过环尺寸和偶极极化来调谐。与抛物面天线类似，环形天线将入射辐射集中在中心，而不会受到明显的激励，从而最大限度地减少了传输损耗和时间。
2020-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coupling Quantum Emitters in WSe2 Monolayers to a Metal-Insulator-Metal Waveguide
将单光子发射器耦合到表面等离子体激元为芯片上量子光子学提供了通用的基础。然而，实现良好的耦合效率需要发射器相对于等离子体激元模式的位置和偶极取向两者的精确对准。我们演示了在2-D半导体，WSe 2自对准的银-空气-银，金属-绝缘体-金属波导中传播的表面等离子体激元的单发射器的耦合。波导在单层中产生应变引起的缺陷，其接近于表面等离子体激元模式，具有有利的偶极取向以用于最佳耦合。我们测量的平均增强率的自发发射的因素为1.89耦合的单缺陷的等离子体激元波导。这种结构提供了一种有效的方式耦合单光子发射器传播等离子体激元，这是实现芯片上的有源等离子体激元电路的重要一步。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Real-time simulation of finite frequency noise from a single electron emitter
利用严格对角化的方法研究了耦合在一维导体上的量子点的单电子实时发射。我们表明，从计算的单电子状态的时间演化，我们有一个简单的访问系统中的所有相关的物理量。特别是，我们能够准确地计算有限频率电流自相关噪声。我们使用的方法是通用和通用的，允许研究许多不同参数的影响，如网点透明度或水平位置。我们的结果可以直接与现有的实验进行比较，也可以作为未来计算的基础，包括电子相互作用的时间依赖性密度矩阵重整化组和其他技术的基础上紧束缚模型。
2012-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single Quantum Emitter Dicke Enhancement
将$N$相同的发射器耦合到相同的场模式是增强轻物质相互作用的公认方法。然而，所得到的耦合强度的$\sqrt{N}$提升是以“线性化”（有效地半经典）动力学为代价的。在这里，我们反而展示了一种新的方法，用于提高耦合常数的\textit{single}量子发射体，同时保留光-物质相互作用的非线性特征。我们考虑一个单一的量子发射体与$N$近简并跃迁，集体耦合到同一场模式。我们表明，在这样的条件下，一个有效的Jaynes-Cummings模型出现，与顺序$\sqrt{N}$的增强耦合常数。我们的一般结论的有效性和后果进行了分析证明的指导情况下$N=2$。我们进一步观察到，我们的系统可以密切匹配的谱线的形状和典型的Jaynes-Cummings物理的光子自相关函数，从而证明量子光学非线性被保留。我们的研究结果与最近的宽带等离子体纳米谐振器强耦合实验非常匹配，因此将有助于在环境条件下控制和检测单光子非线性。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling quantum emitters in 2D materials with tapered fibers
在单个芯片上实现集成光子电路需要控制操作和集成固态量子发射器与纳米光子组件。以前的工作集中在嵌入三维晶体的发射器上--比如纳米金刚石或量子点。相比之下，在这项工作中，我们证明了一个单一的发射器在二维（2D）材料，即六方氮化硼（hBN），与锥形光纤的耦合，并发现收集效率的系统被发现是10%。此外，由于单偶极子特性的发射器，我们能够通过后焦平面成像分析耦合系统的角发射模式。与锥形光纤的良好耦合效率甚至允许以完全光纤耦合的方式进行激发和检测，从而产生真正的集成系统。我们的研究结果提供了证据的可行性，有效地集成在二维材料的光子结构的量子发射器。
2017-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Polarization-Aligned, Spectrally Consistent Quantum Emitters in As-Exfoliated Carbon-Doped Hexagonal Boron Nitride
Korea Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）；University of Science and Technology（科学技术大学）；Korea University（韩国大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）；National Institute for Materials Science（材料科学国立研究所）
研究发现未剥离碳掺杂六方氮化硼中的量子发射体具有稳定且可重复的发射能量及极化对齐的偶极子，提供了一种适用于平面光子器件的高效平台。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall
Mu-Metal Enhancement of Effects in Electromagnetic Fields Over Single Emitters Near Topological Insulators
本研究针对拓扑绝缘体系统的电磁耦合效应，提出一种简单异质结构可将混合系数提升100倍，还预测了坡印廷矢量横向偏移效应，最优配置下偏移量达0.18%且具备可探测性。
2023-08-23 cond-mat.mes-hall
Manipulating single photon emitter radiative lifetime in transition-metal dichalcogenides through Forster resonance energy transfer to graphene
结构缺陷可以对单层（ML）厚材料的光学响应产生至关重要的影响，因为它们使得能够捕获激子的位置。这些被捕获的激子在光致发光光谱中作为自由亮激子下方的新发射出现，并且可以用于单光子发射（SPE）。在这项工作中，我们概述的标准，在我们的框架工作，单光子发射可以在二维材料中检测到，我们探讨如何在原子薄过渡金属dichalcogenides（TMD）这些标准可以实现。特别是，我们模型的缺陷的影响，按照最常见的实验realisations，对空间自相关函数的随机无序势。此外，我们提供了一种方法来控制这些发射的辐射寿命的混合异质结的ML TMD与石墨烯片和介电间隔，使福斯特共振能量转移过程。我们的工作预测了相应的SPE猝灭辐射寿命将在皮秒范围内，这个时间尺度与最近测量的该异质结构中激子寿命很好地一致
2021-05-09 cond-mat.mes-hall
Polarization spectroscopy of defect-based single photon sources in ZnO
宽带隙半导体中的点缺陷对于需要量子光源的未来应用是有希望的候选者。最近，基于缺陷的单光子源已被观察到在ZnO中，是非常明亮的，并保持从4.5 K到室温的光活性。尽管进行了几次研究，这些发射体的结构和电子状态仍然未知。在这项工作中，我们建立了一个程序来区分Z偶极子从XY偶极子研究量子发射器时，随机取向。我们的低温和室温极化测量共同建立，这些身份不明的ZnO量子发射器有一个Z偶极子。我们发现，相关的吸收和发射偶极子是平行的实验不确定性研究的所有32个人。此外，我们应用群论，并发现，假设缺陷对称性属于一个点群有关的ZnO纤锌矿晶格，基态和激发态的轨道单线态。这些结果是识别ZnO中基于缺陷的单光子源的结构和电子态的重要一步。
2015-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bright and photostable single-photon emitter in silicon carbide
单光子源在量子通信、量子计算和量子精密测量中具有极其重要的意义。特别是，人们对实现可扩展的固态平台非常感兴趣，这些平台可以根据需要发射触发光子以实现可扩展的纳米光子网络。我们报道了一种4H碳化硅（SiC）可见光谱单光子发射体。发射器在室温和低温下是光稳定的，使得来自未图案化的块状SiC的每秒光子计数超过2 $\times$ × 10 $^6$。它存在于两个正交的偏振态，具有平行的吸收和发射偶极取向。低温测量揭示了一个狭窄的零声子线（线宽$<0.1~$ nm），占总的光致发光光谱的$>30$ %。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
