Quantum state purity versus average phonon number for characterization of mechanical oscillators in cavity optomechanics
高斯态中的量子振子通常由平均占据数表征，平均占据数指的是非相互作用振子哈密顿量的本征态的基础。我们认为，量子态纯度是这种态的一个更合适的特征，它可以应用于任何维数的振子。对于一维振荡器，状态纯度与相对于其中振荡器的量子态是热的数态基定义的热占据数直接相关。因此，它自然地引入了一个更通用的平均占用数的定义。我们特别研究了一维和二维机械振荡器的光机械边带冷却，并推导出在量子反作用极限下可实现的最大机械态纯度的精确解析表达式。在一维振荡器的情况下，我们表明，与纯度相关的热占据数可以很好地近似的平均声子数在弱耦合制度，但这两个不同的制度的超强光机械耦合或在振荡器的共振频率是强烈重整化的情况下。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strain tuning of a quantum dot strongly coupled to a photonic crystal cavity
我们演示了强耦合到光子晶体腔的量子点的可逆应变调谐。我们观察到的平均红移为0.45 nm的量子点位于腔膜内，实现与电场为15 kV/cm施加到压电致动器。利用这种技术，我们证明了在强耦合机制下，量子点与光子晶体腔发生共振的能力，从而产生了明显的反交叉。裸腔共振对应变的敏感性低于量子点，并且在最大施加电场下仅偏移0.078 nm。
2013-05-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Far-field emission profiles from L3 photonic crystal cavity modes
实验研究了L3型光子晶体腔的两个最低限制模的空间远场发射分布，与FDTD模拟结果吻合较好。然后，我们链接的远场配置文件的腔模近场的相关功能，使用一个简单的法布里-珀罗谐振器模型。通过实验和模拟的比较，阐明了无序对远场腔轮廓的影响。这些结果可用于腔中活性中心的发射工程。
2012-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Optomechanics with Photonic Bound States in the Continuum
我们提出了一个通用的，自由空间腔光力学平台，由两个光子晶体膜，其中之一是自由悬挂，并设计形成一个微腔小于一个波长长。该腔的特征在于连续介质中的一系列光子束缚态，其原则上永远捕获光，并且可以有利地与倏逝波耦合一起使用，用于通过调谐光子晶体图案化和腔长度来实现各种类型的光机械耦合，诸如色散或耗散类型的线性或二次耦合。至关重要的是，该平台允许在超强单光子耦合机制中超过1的量子协同性，超过了传统的基于法布里-珀罗的腔光机器件在非分辨边带机制中的性能。这个概念新颖的平台允许探索新的制度的光机械相互作用，特别是在脉冲和单光子光机械的框架。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High spectro-temporal purity single-photons from silicon micro-racetrack resonators using a dual-pulse configuration
具有高光谱时间纯度的单光子是量子光子技术的重要资源。到目前为止，在没有任何光谱过滤的情况下，传统硅光子器件的最高纯度为92%。利用传统的微型跑道谐振腔和设计的双泵浦脉冲，我们在实验上产生并观察到了光谱时间纯度为98.0 ± 0.3%的单光子。
2020-04-27 quant-ph
Strongly coupled single quantum dot-cavity system integrated on a CMOS-processed silicon photonic chip
量子光子集成电路（QPIC）是构建量子技术应用集成器件的一种很有前途的工具。在光学领域，由互补金属氧化物半导体（CMOS）技术授权的硅光子学提供了用于实现大规模QPIC的光学组件。QPIC需要单光子水平的光学非线性来促进光子-光子相互作用。然而，迄今为止，具有确定性（即，尽管基于硅光子学的QPIC的功能性增强，但是通过使用基于硅的组件来实现单光子非线性（非概率性）是具有挑战性的。在本研究中，我们首次在CMOS制程的硅光子晶片上实现了强耦合的InAs/GaAs量子点-腔量子电动力学系统。采用转移印刷法在硅片上实现了GaAs腔体的异质集成。本文实现的CMOS光子芯片上的腔QED系统是一种很有前途的片上单光子非线性元件的候选者，它构成了基于QPIC的未来应用的基础组件，如通过腔对量子比特态的相干操纵和无损测量，以及高效的单光子滤波器和路由器。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High Purity Single Photons Entangled with an Atomic Memory
被囚禁的原子离子是量子网络节点的理想候选者，具有长寿命的相同量子比特存储器，可以通过它们的库仑相互作用进行本地纠缠，并通过光子通道进行远程纠缠。这种光子界面的完整性通常依赖于量子存储器产生的单个光子的纯度。在这里，我们展示了一个单光子源的量子网络的基础上捕获的$^{138}\mbox{Ba}^+$离子的单光子纯度为$ g^{2}(0)=(8.1\pm2.3)\times 10^{-5} $没有背景扣除。我们进一步优化的光子产生率和存储光子纠缠保真度的偏振光子量子比特的情况下，通过剪裁收集光的空间模式之间的权衡。
2018-12-04 quant-ph
Cavity-QED analysis of InAs quantum-dot single photon production
Center for Integrated Nanotechnologies, Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室集成纳米技术中心）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校电气与计算机工程系）；Institute for Theoretical Physics, University of Bremen（不来梅大学理论物理研究所）
通过腔量子电动力学分析InAs量子点单光子性能，揭示发射速率、纯度与不可区分性间的权衡，并强调量子关联对平均场修正的重要性。
2026-09-21 physics.optics quant-ph
High-purity single-photon generation based on cavity QED
本文提出一种基于腔QED的四能级方案，通过双激发态和双驱动激光抑制原子衰变引起的再激发，在不降低产生概率的同时实现高纯度单光子，可用于分布式量子计算与量子通信。
2024-12-13 physics.atom-ph quant-ph
Cavity quantum electrodynamics with three-dimensional photonic bandgap crystals
本文综述了具有“完全和完整”三维光子带隙的三维光子晶体的最新研究进展。我们审查五个主要方面：1）自发发射抑制，2）光在微小的纳米级体积（也称为“光的纳米盒”）内的空间定位，3）导致无阈值激光器的增益介质的引入，4）在频域和时域中破坏腔QED的弱耦合近似，5）退相干，特别是通过3D光子带隙屏蔽真空波动。此外，我们列出和评估所有已知的光子晶体结构与演示的三维带隙。
2015-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlled coupling of photonic crystal cavities using photochromic tuning
提出了一种利用局域可逆光致变色调谐技术控制耦合腔光子晶体分子中共振耦合相互作用的方法。我们展示了通过选择性地调谐单个腔的共振条件来调谐两腔和三腔光子晶体分子的能力。利用这种技术，我们可以定量地确定耦合腔系统的重要参数，如光子隧穿率。该方法可以推广到具有更多腔数的光子晶体分子，为研究耦合谐振腔阵列中的强相互作用提供了一种通用的方法。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics with a Single Quantum Dot Coupled to a Photonic Molecule
研究了由一对耦合的光子晶体腔组成的量子点与光子分子耦合的腔量子电动力学效应。我们发现量子点和光子分子的两个超模之间存在反交叉，这表明实现了强耦合机制。从反交叉的数据，我们估计的贡献模式耦合和本征失谐的总失谐之间的超级模式。最后，我们还展示了光子分子中非共振腔-腔相互作用的特征。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
A photonic transistor device based on photons and phonons in a cavity electromechanical system
提出了一种基于腔机电系统中光子和声子的光子晶体管方案，该系统由超导微波腔和纳米机械谐振器耦合组成。光子传播的控制是通过微波场（光子）和纳米机械振动（声子）的相互作用来实现的。通过计算的信号场的透射谱，我们表明，信号场可以有效地衰减或放大，这取决于第二个“门控”（泵）字段的功率。这种方案可能是单光子晶体管的一个有前途的候选者，并为电信和量子信息技术中的许多应用铺平了道路。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasiresonant Excitation of InP/InGaP Quantum Dots Using Second Harmonic Generated in a Photonic Crystal Cavity
不可分辨的单光子是量子信息处理应用所必需的。单量子点的共振或准共振激发比非相干泵浦提供更大的单光子不可逆性，但在实验上也更具挑战性。在这里，我们展示了高信噪比准共振激发的InP/InGaP量子点。激发是通过从与光子晶体腔的基模谐振的电信波长激光器产生的二次谐波提供的，所述光子晶体腔在两倍于量子点跃迁波长处制造。使用InGaP材料基质的χ（2）非线性产生二次谐波。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multiplexed color centers in a silicon photonic cavity array
研究开发了一种由总线耦合腔阵列组成的硅光子平台，实现了对腔增强T中心阵列的频率多复用操作，为高效片上和长距离纠缠分发提供了可扩展方案。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity QED on a nanofiber using a composite photonic crystal cavity
我们证明了腔QED条件在Purcell制度的单量子发射器的表面上的光学晶体。该腔通过组合光学光栅和纳米制造光栅以创建复合光子晶体腔而形成。使用这种技术，观察到单量子点的自发发射率显著增强到的双导模。我们的研究结果为增强光纤上的光-物质界面铺平了道路，并明确应用于量子网络。
2014-09-11 physics.optics quant-ph
Heralded generation of vectorially structured photons with high purity
光子的矢量空间模是各种量子光学实验中操纵高维光子态的重要手段。在这项工作中，我们演示了通过使用自锁偏振干涉仪，包括一个空间光调制器的预言单光子与定义良好的矢量空间模式的产生。具体地说，它表明，通过仔细剪裁和补偿操纵光子的空间和时间振幅，可以准确地将超快单光子转换成所需的自旋轨道状态具有极高的纯度。这种结构紧凑、功能强大的器件不仅可以产生光子自旋轨道态，还可以对任意光子自旋轨道态进行操纵和表征。
2021-01-17 physics.optics quant-ph
Hybrid photonic crystal cavity and waveguide for coupling to diamond NV-centers
提出了一种超高Q值光子晶体纳米腔的设计，该腔可与单晶金刚石样品表面附近的氮空位（NV）中心相互作用。该结构基于纳米线光子晶体几何形状，并且由图案化的高折射率膜（诸如由金刚石衬底支撑的磷化镓（GaP））组成。该纳米腔支持品质因数Q > 150万且模体积V < 0.52（λ/n_ \text{GaP}）^[3]的模，并有望使珀塞尔增强对位于金刚石表面以下50 nm以上的NV的自发发射的收集。纳米线光子晶体波导可用于有效地将光耦合进腔和耦合出腔，或者作为NV声子边带发射的有效宽带收集器。所提出的结构可以使用现有的材料和加工技术制造。
2009-05-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A cavity-enhanced broadband photonic Rabi oscillation
由非线性光学相互作用提供的不同能量光子之间的相干耦合被认为是拉比振荡的光子版本。非线性的腔增强显著降低了能量需求，并推动了基于光子拉比振荡的频率编码光子电路的可扩展性。然而，光子在腔中的限制严重限制了可相互作用的频率模式的数量。在这里，我们展示了一种宽带宽且高效的光子拉比振荡，基于单片集成的腔增强非线性光学相互作用实现全周期振荡。我们还展示了它的多功能操纵超出频率自由度，如一个全光控制偏振光子与几何相位。我们的研究结果将为宽频率模式下的合成维光子系统以及大规模光子量子信息处理提供全面的控制。
2020-08-04 physics.optics quant-ph
Photonic crystals to enhance light extraction from 2D materials
提出了一种基于缺陷棒型光子晶体晶格的二维材料与工程腔耦合方案。我们从建议的腔设计的数值模拟的结果，并建议使用的高度分布的2D材料转移到顶部的腔激子复合和腔模式之间的耦合最大化。光子结构通过改善发射光的方向性以更好地将其耦合到外部光学系统中，在提高发射效率方面起着关键作用。当使用光子结构时，我们测量到提取率增加了3.4倍。我们研究了当棒的半径被修改时，以及当2D材料在腔内下垂到不同高度范围时，通量谱的变化。我们发现，当棒的半径等于晶格常数的0.165倍时，增强效果最佳，这种增强效果随着半径的减小或增大而减小。最后，我们讨论了可能使用的固体浸没透镜，结合我们的光子结构，以进一步提高发射效率，并提高垂直限制的腔模式。
2016-07-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direct method for measuring of purity, superfidelity, and subfidelity of photonic two-qubit mixed states
Uhlmann-Jozsa保真度（或者，等价地，Bures距离）是量子通信和量子信息的基本概念，然而，如果不求助于量子层析成像，则很难有效地测量。在这里，我们提出了一种直接的实验方法来估计两个未知的两个量子比特混合态之间的保真度通过测量的保真度的上限和下限，这被称为超保真度和亚保真度，分别。我们的方法可以直接测量两个任意两量子比特态之间的一阶和二阶重叠。特别地，该方法可以应用于在直接实验中测量单个两量子比特混合态的纯度（或线性熵）。我们还提出并严格比较了几个实验策略，用于测量子和超偏振态的光子在各种线性光学设置。
2013-11-18 quant-ph
Quantum photonics in triangular-cross-section nanodevices in silicon carbide
碳化硅正在发展成为实现量子信息处理硬件的重要固态平台。角蚀刻纳米器件正在成为一种解决方案，光子集成在大块基板的颜色中心是最好的定义。我们利用时域差分法和时域差分本征解方法模拟了三角形截面波导和光子晶体腔。我们分析了这些器件的模式内的最佳色心定位，并提供了在量子通信中应用的纳米腔中可实现的Purcell增强的估计。利用开放量子系统模型，研究了SiC中多个色心耦合到单个腔和光子晶体分子的发射极-腔相互作用.我们观察到极化激元和亚辐射态形成的腔量子电动力学适用于量子模拟的腔保护制度。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dinosaur Photonic Crystal Cavity Interfaces for Color Center Coupling to Triangular Nanostructures
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Ferdinand-Braun-Institut gGmbH, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik（费迪南德·布劳恩研究所，莱布尼茨高频技术研究所）
本研究提出波纹状三角形Dinosaur光子晶体腔作为孔洞型光子晶体腔的替代方案，开发准无损耗锥形腔-波导界面实现Bloch模与波导模绝热转换，优化后可降低损耗并精确调控光与物质相互作用，适用于量子信息中色心与飞行光子量子比特耦合。
2025-10-30 physics.optics quant-ph
Heralded Preparation and Readout of Entangled Phonons in a Photonic Crystal Cavity
我们提出了一个现实的协议的准备和读出的机械贝尔态的光机系统。该建议依赖于表征光子晶体腔模式的参数，耦合到结构的两个局部弯曲模式，但同样适用于相同参数范围内的其他光学机械系统。非经典状态预示着通过光学后选择，并揭示在特定的干涉图案特征的腔频率的发射。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong coupling between quantum dot exciton spin states and a photonic crystal cavity
我们将高达7 T的磁场施加到强耦合到光子晶体腔的砷化铟量子点上。场提升了QD激子自旋态的简并度，并通过抗磁性和塞曼能量位移的组合来调谐它们的发射能量。我们使用磁场调谐来移动两个自旋态的能量，以选择性地与腔共振。观察到腔和两个自旋态之间的强耦合。磁场调谐使得能量偏移大至0.83 meV，而不会显著降低量子点-腔耦合强度。
2011-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single Photon Generation in a Cavity Optomechanical System induced by a Nonlinear Photonic Crystal
提出了一种在弱驱动非线性光子晶体混合腔光机系统中实现单光子封锁的新方案。即使当单光子光机械耦合强度小于光模衰减率时，也能实现亚泊松统计。该方案放宽了光机系统中光子封锁对强耦合的要求。结果表明，在通信波长处可以产生光子阻塞。
2017-06-08 physics.optics quant-ph
Pure narrowband photon-pair generation in a monolithic cavity
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Institute of Space Research, German Aerospace Center（德国航空航天中心空间研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；AQLS UG (haftungsbeschränkt)（AQLS有限责任公司）
本文提出基于单片谐振腔的单光子源，实现1540nm波长和168MHz带宽的高纯度单光子生成，最大 heralding 效率为70%，多光子污染低于3%。
2026-05-08 quant-ph
Photonic Crystal Nanobeam Cavity Strongly Coupled to the Feeding Waveguide
提出并实验验证了一种确定性设计的波长尺度模体积光子晶体纳米梁腔。利用这种方法，设计了Q>10^6和谐振透射率T>90%的腔。在Si中制造并用低折射率聚合物覆盖的器件具有Q= 80，000和T= 73%。据我们所知，这是在确定性设计的波长尺度高Q腔中测得的最高透射率。
2010-02-07 physics.optics quant-ph
Time-correlated Photons from a In$_{0.5}$Ga$_{0.5}$P Photonic Crystal Cavity on a Silicon Chip
在In $_{0.5}$ Ga $_{0.5}$ P光子晶体腔中通过三倍频共振四波混频产生时间相关光子对。通过主动补偿腔模式的残余光谱失准来达到最大效率。产生速率达到5 MHz的腔与Q-因子$\approx 4\times 10^4$，超过一个数量级大于使用相同芯片上制造的类似Q因子的环形谐振器测量。光子晶体源集成在Si光子电路上，这是量子技术应用的重要资产。
2022-02-19 physics.optics quant-ph
Enhancement of the Zero Phonon Line emission from a Single NV-Center in a Nanodiamond via Coupling to a Photonic Crystal Cavity
使用纳米操纵技术，将具有单个氮空位中心的纳米金刚石直接放置在磷化镓光子晶体腔的表面上。观察到在零声子线（ZPL）处的荧光发射的Purcell增强因子为12.1。ZPL耦合是未来基于金刚石的集成量子光学器件的关键一步。
2010-08-20 physics.optics quant-ph
Deterministic coupling of a single silicon-vacancy color center to a photonic crystal cavity in diamond
单固体发射极与纳米腔的确定性耦合是集成量子信息器件的关键。在这里，我们制作了一个光子晶体腔周围的一个预先选定的单一的硅空位的颜色中心的钻石和演示修改的发射器内部的人口动态和辐射量子效率。受控的，室温腔耦合引起共振Purcell增强的零声子跃迁的因子为19，随着发射器的寿命减少2.5倍。
2014-08-08 physics.optics quant-ph
Quantifying Hidden Nonlinear Noise in Integrated Photonics
我们目前的实验和模拟结果，以量化的非线性噪声的影响，在集成光子器件依赖于自发四波混频。我们的研究结果强调了需要设计规则的调整，以减轻否则内在的减少量子态纯度。在具有多个并行光子源的设备中的最佳策略是严格限制光子在源外部的产生。否则，我们的结果表明纯度可降低至40%以下。
2022-09-28 quant-ph
Continuous two-photon source using a single quantum dot in a photonic crystal cavity
提出了利用相干泵浦的量子点嵌入光子晶体腔内实现连续双光子源的方法。我们分析了量子点能级和腔模内场的稳态布居。找到了相干泵浦和非相干泵浦量子点中粒子数反转的条件。我们证明了在相干泵浦和非相干泵浦下，两个双光子激光器输出的压缩是不可见的。利用最近发展的极化子变换主方程讨论了低温下声子耦合的影响。我们还提出了利用四波混频产生光场压缩态的方案。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Increasing single-photon production with cavity-QED
本研究探讨了腔增强对单光子产生的影响，发现特定腔寿命与光-物质耦合强度组合能在保持低二阶光子关联的同时提高单光子产生率，为高纯度超快单光子发射体-腔设计提供了指导。
2025-06-26 quant-ph
Interaction between two modes of field mediated by two quantum dots in a photonic crystal cavity
我们在光子晶体腔中发现了双模场之间不寻常的合作双光子共振现象。当两个非共振量子点在每个腔模中发射一个光子并同时去激发时，就会发生双光子共振。在声子耦合的存在下，双光子共振的条件发生了显著的变化。利用这种双光子双模相互作用，我们提出了两个量子态的纠缠态。四元组的基由包含$0$、$1$和$2$光子的腔模的状态形成。我们还讨论了声子耦合对纠缠态负性的影响。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Tunable Waveguide-Coupled Cavity Design for Efficient Spin-Photon Interfaces in Photonic Integrated Circuits
耦合到光子晶体腔的固态发射器表现出增加的进入单频模式的光子发射。然而，耦合到量子发射器的光子晶体腔的当前设计具有三个主要问题：发射器被放置在表面附近，这会降低它们的光学性质，腔荧光不能被收集到单个有用模式中以用于进一步路由，以及制造后调谐当前不可能以稳定和可逆的方式单独用于每个节点。在本文中，我们介绍了一种混合腔的设计与最小的主机材料，保持发射器$\geq100\,$ nm的所有表面制造。该腔具有大于$1\times10^6$的无载品质因数（$Q$）和$5.5\times10^4$的有载$Q$，其中超过75%的发射直接耦合到由提供低损耗波导的方便材料构建的下层光子集成电路中。最后，这种设计可以被主动地和可逆地调谐到与发射器谐振，允许在腔线宽的10倍以上调谐，同时保持$Q$因子的$\geq50$ %，而对同一芯片上的其他腔没有影响。
2016-10-27 physics.optics quant-ph
Deformable two-dimensional photonic crystal slab for cavity optomechanics
我们设计了具有最佳光学和机械性能的光子晶体悬浮膜用于腔光学力学。这样的谐振器以几千的品质因数维持兆赫范围内的振动模式。由于孔的二维正方形晶格，它们在1064 nm处垂直入射时的反射率高达95%。这两个特点，加上薄膜的质量很小，为在法布里-珀罗腔中使用诸如可变形端面镜的周期性结构来研究腔的光机效应开辟了道路
2011-07-01 physics.optics quant-ph
Bright high-purity quantum emitters in aluminium nitride integrated photonics
固态量子发射器是基于光子的量子信息处理的基础。人们对在III族氮化物半导体中开发高质量QE有浓厚的兴趣，因为它们的复杂制造受到光电子、高压功率晶体管和微波放大器中的大型和不断增长的应用的驱动。在这里，我们报告的生成和直接集成的量化宽松的氮化铝为基础的光子集成电路平台。对于单独的波导集成QE，我们测量超过$6 \times 10^{4}$每秒计数（cps）的芯片外计数率（饱和率> $8.6 \times 10^{4}$ cps）。在未图案化的薄膜样品中，我们用$g^{(2)}(0) \sim 0.05$测量反聚束，并且光子计数率超过$8 \times 10^{5}$ cps（饱和率> $1 \times 10^{6}$ cps）。虽然自旋和详细的光学线宽测量留给未来的工作，这些结果已经显示出高质量的量子效率单片集成在广泛的III族氮化物器件技术，将使新的量子器件的机会和工业可扩展性的潜力。
2020-06-29 physics.app-ph quant-ph
Control of the entanglement of a two-level atom in a dissipative cavity via a classical field
研究了耗散环境中受经典光场驱动的二能级原子与相干光场相互作用系统的纠缠动力学和纠缠纯度。结果表明，通过控制经典光场可以提高系统的纠缠度和纯度。
2009-06-07 quant-ph
A hybrid single quantum dot coupled cavity on a CMOS-compatible SiC photonic chip for Purcell-enhanced deterministic single-photon emission
本研究在CMOS兼容SiC光子芯片上实现混合微环谐振器与量子点耦合，通过微加热器调谐实现Purcell增强的确定性单光子发射，品质因数达7800，Purcell因子约4.9，为可扩展光子量子应用提供新途径。
2024-11-11 physics.optics quant-ph
The effect of photo-generated carriers on the spectral diffusion of a quantum dot coupled to a photonic crystal cavity
实验观察了光生载流子对耦合到光子晶体（PC）腔中的量子点（QD）光谱扩散的影响。在该系统中，光谱扩散部分地由PC的蚀刻表面上的电荷波动引起。我们发现，这些波动可能会被抑制的光生载流子，导致测量的量子点线宽减少了约2倍的光生载流子不存在的情况下相比。这一结果证明了一种可能的手段，在QD-PC腔系统中的光谱扩散的影响，因此可能是有用的量子信息应用中，窄QD线宽的期望。
2011-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity quantum electrodynamics studies light-matter interactions at single quanta level. Chiral photon-emitter coupling in photonic structures is characterized as unidirectional propagation locked by the local polarization of light. However, to realize the strong interaction of photon-emitter with direction-locked propagation, which will bring novel applications in nonreciprocal quantum devices, has not been reported yet. Here, we propose the coupled photonic crystal and metallic nanoparticle structure, where through strong local field with high helicity, the rate of circularly polarized photo…
2018-09-04 physics.optics quant-ph
Deterministic coupling of a single nitrogen vacancy center to a photonic crystal cavity
我们描述和实验证明了一种技术之间的光子晶体（PC）纳米腔和单发射器的确定性耦合。该技术是基于在原位扫描的PC腔的样品，并允许定位的腔在所需的发射器与纳米级分辨率。该技术的力量，我们称之为扫描腔显微镜（SCM），通过将PC纳米腔耦合到金刚石中的单个氮空位（NV）中心来证明，金刚石是一种发射器系统，可提供光学可访问的电子和核自旋量子位。
2010-05-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
All-fibre multiplexed source of high-purity heralded single photons
基于自发光子对产生的单光子源使量子光学的开创性实验成为可能。然而，它们的非确定性是扩大光子和混合量子增强技术的瓶颈。此外，光子对通常被发射到许多相关的频率模式中，从而在预示时产生不期望的混合状态。在这里，我们提出了一个完整的光纤集成预示着单光子源，同时解决这两个困难。我们使用主动开关提供了一个路径，确定性操作多路复用单独的自发源，和色散工程，以尽量减少高纯度的单光子产生的频率相关性。所有的基本元素--具有色散控制、波长隔离、光学延迟和快速开关的非线性材料--都被集成在一个低损耗的无损耗封装中，这预示着电信单模光纤中的光子。我们的研究结果表明，一个可扩展的方法，提供纯单光子直接进入导波光子器件。
2016-03-20 physics.optics quant-ph
Quantum control of a spin qubit coupled to a photonic crystal cavity
量子网络的一个关键组成部分是静止量子比特和光子之间的接口，光子充当相互作用和通信的飞行量子比特。光子晶体架构是增强光与固态量子位耦合的有前途的平台。量子点可以集成到光子晶体中，光学跃迁耦合到光子和自旋态，形成长寿命的量子存储器。许多研究人员现在已经成功地将这些发射器耦合到光子晶体腔中，但是还没有在这种环境中演示功能性自旋量子比特和量子门。我们发展了一个耦合腔-量子点系统，在该系统中，量子点被可控地加载了一个单电子，利用激光脉冲实现了单电子自旋量子比特的初始化、旋转和测量，发现腔可以显著地改善这些过程。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical fiber coupling to planar photonic crystal microcavities
提出了一种在锥形标准单模光纤和高Q值光子晶体谐振腔的谐振模之间有效传输光的技术，该谐振腔的模体积小于立方波长。腔模品质因数为4.7 × 10^4，总的光纤到腔的耦合效率为44%。
2004-05-13 physics.optics quant-ph
Photonic analogue of Josephson effect in a dual-species optical-lattice cavity
本文利用自洽平均场论，将具有相互作用的光子玻色-哈伯德模型中光的量子相变的概念推广到两个原子。研究了二能级原子与相干光场相互作用系统中原子的激发态，讨论了原子的序参量与温度的关系。四个基态的系统被发现，包括一个孤立的莫特绝缘体相和三个不同的超流相。像两个弱耦合超导体，我们提出的双物种晶格系统显示出约瑟夫森效应的光子模拟。所提出的两物种模型的动力学为可能的量子信息过程提供了一个有前途的量子模拟器。
2010-03-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-destructive photon detection using a single rare earth ion coupled to a photonic cavity
我们研究了将单个稀土离子耦合到具有高协同性的光子腔中对光子进行无损测量的可能性，这对于全局量子网络和光子量子计算将是有用的。我们计算了可实现的保真度作为稀土离子和光子腔的参数的函数，其中包括离子的光学和自旋退相速率，腔线宽，单光子耦合到腔，和检测效率。我们提出了一个有前途的实验实现使用当前状态的最先进的技术在Nd：YVO $_4$。
2016-08-24 quant-ph
Scalable photonic quantum computation through cavity-assisted interaction
提出了一种基于腔辅助单光子相互作用的可扩展光子量子计算方案。单光子脉冲之间的原型量子控制相位翻转门是通过将它们从具有单囚禁原子的光学腔中连续反射来实现的。我们提出的协议被证明是强大的实际鼻子和实验缺陷，在目前的腔QED设置。
2003-09-25 quant-ph
Photonic topological insulators induced by non-Hermitian disorders in a coupled-cavity array
最近的研究无序或非厄米诱导拓扑绝缘体注入工程拓扑物质的新成分。在这里，我们认为纯粹的非厄米紊乱，这两个成分的组合，在一个一维耦合腔阵列无序的增益和损失的影响。在复杂的体光谱中，局域态携带拓扑不变量，增加增益-损耗无序强度可以诱导出拓扑光子态。该系统展示了丰富的相图和独特的拓扑状态从厄米特无序。非厄米临界行为的特征在于双正交的本地化长度的零能量的边缘模式，它发散的临界转变点，并建立体边缘对应。此外，我们表明，散装拓扑结构可以通过测量双正交手征位移，这可以从一个适当的拉姆齐干涉仪，在清洁和无序区域的工作中提取实验访问。所提出的耦合腔光子设置依赖于已被实验证明的技术，从而提供了一个可行的路线，探索这种非厄米无序驱动的拓扑绝缘体。
2022-12-09 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall physics.optics
Single-photon generation at room temperature using molecular optomechanics in a hybrid photonic-plasmonic cavity
提出混合光子-等离子体腔中的单分子光力学结构，通过 g^2(0) 计算和量子路径干涉分析，证明弱耦合下可实现室温单光子发射。
2023-12-18 physics.optics quant-ph
Cavity quantum electrodynamics on a nanocapillay fiber using a composite photonic crystal symmetric cavity
本研究报道了纳米毛细管光纤上复合光子晶体对称腔的腔量子电动力学条件，通过将单量子发射器置于波腹位置实现87%的最大通道效率，为量子技术中单光子操控应用提供了平台。
2025-07-08 quant-ph
Deterministic coupling of delta-doped NV centers to a nanobeam photonic crystal cavity
金刚石中带负电荷的氮空位中心（NV）作为固态量子信息处理和传感的平台引起了人们极大的兴趣。对于大多数应用，需要高质量的光学腔来增强NV零声子线（ZPL）发射。最大化NV-腔耦合程度的一个突出挑战是在腔内确定性地放置NV。在这里，我们报告的光子晶体纳米梁腔耦合到通过三角掺杂技术，允许纳米级的垂直定位的发射器的NV纳入。我们证明了腔Q高达~24,000和模式体积V ~ $0.47(λ/n)^{3}$以及共振增强的零PL的NV合奏与珀塞尔因子为~20。我们的制造技术提供了第一步确定性NV腔耦合使用空间控制的发射器。
2014-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Two interacting atoms in a cavity: exact solutions, entanglement and decoherence
我们解决了两个不同种类的原子在一个腔中相互作用的问题，并找到了相应的本征值和本征函数的显式解使用一个新的不变量。该模型包含各种常用模型。作为例子，我们获得了封闭的表达式并发和纯度作为时间的函数的情况下，腔是准备在一个数的状态。我们讨论了这些量和的行为以及它们在并发纯平面上的相对行为。
2010-04-23 quant-ph
