Superradiance-like Electron Transport through a Quantum Dot
我们从理论上证明，在通过量子点（QD）的电子输运中可以观察到相干多体物理的有趣特征。我们首先推导了一个基于主方程的库仑阻塞体系中电子输运的框架，其中包括量子点中核自旋系综与超精细（HF）的相互作用。这个通用的工具，然后用于研究通过一个单一的量子点在运输设置的漏电流。我们发现，对于一个初始极化的核系统，所提出的设置导致一个强电流峰，在密切类似的超辐射发射的光子从原子系综。这种效应可以用真实的实验参数观察到，并将为量子点中核自旋系综的相干HF动力学提供明确的证据。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable in operando strain tuning in nanophotonic waveguides enabling three-quantum dot superradiance
二十年来，对集成量子光学平台的追求一直激励着半导体量子点领域的研究。量子光源、单光子开关、晶体管和自旋光子接口的演示已经变得非常先进。然而，每个量子点都是不同的，这一基本问题阻碍了集成和扩展到几个量子点之外。在这里，我们通过局部相变图案化应变来解决这一挑战，以选择性地调谐嵌入光子架构中的单个量子点。该图案化是用GaAs波导表面上的薄HfO $_{2}$膜“鞘”的操作中激光结晶来实现的。使用这种方法，我们调整InAs量子点的发射能量在整个非均匀分布的步长下降到均匀的线宽和空间分辨率优于1 $μ$米。利用这些能力，我们将多个量子点调谐到同一波导内的共振，并通过三个量子点的超辐射发射来演示量子相互作用。
2020-01-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single photon superradiance and cooperative Lamb shift in an optoelectronic device
单光子超辐射是当大量二能级系统共享单个激发时出现的自发发射的强增强。这种增强的速率可以伴随着发射频率的偏移，合作兰姆偏移，由发射器之间的虚光子交换产生。在这项工作中，我们提出了一个半导体光电子器件允许在室温下观察这两种现象。我们从实验和理论上证明了空间分离量子阱中的等离子体振荡通过实光子和虚光子交换相互作用。这引起了一个超辐射模式显示一个大的合作兰姆位移。
2016-10-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamics of quantum dot superradiance
考虑了通过量子点组装实现电磁辐射超辐射的可能性。详细分析了整个动力学过程。它表明，可以发生几个不同的性质的演变阶段。这个过程开始于偶极波触发单个点的自发辐射。这对应于波动阶段，此时点还没有明显地彼此相关。第二个阶段是量子阶段，此时通过公共辐射场的点相互作用变得更加重要，但相干性尚未发展。第三个阶段是相干阶段，当点相干辐射时，发出超辐射脉冲。在超辐射脉冲之后，点系统在弛豫阶段弛豫到非相干态。如果没有外部永久泵浦，或者有效的点相互作用很弱，系统在最后的稳定阶段趋于稳定状态，此时相干性消失到一个低的，几乎可以忽略的水平。在永久泵浦的情况下，存在第六阶段的脉冲超辐射，当系统的点发射单独的相干脉冲。
2010-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Signatures of cooperative emission in photon coincidence: Superradiance versus measurement-induced cooperativity
长度尺度小于光的波长的不可分辨的量子发射体成为超辐射体。与不相关和可区分的发射器相比，超辐射导致光学信号的定性修改，例如光子符合。然而，最近的实验表明，类似的签名也可以在发射器太远分离的超辐射的情况下，如果发射器之间的相关性引起的发射角选择性光子探测事件期间的波函数崩溃。在这里，我们比较了两个源的合作发射，超辐射和测量诱导的合作，并分析其对时间相关的光信号的影响。我们发现，在零时间延迟的光子重合的反浸是一个签名的发射器间的相关性一般，但并不明确地证明存在的超辐射。这表明，在零时间延迟的光子重合是不够的，时间相关的数据是必要的，以清楚地表明自发辐射衰减率的超辐射增强。
2023-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical Superradiance from Nuclear Spin Environment of Single Photon Emitters
我们发现，超辐射的光发射可以从偏振核自旋系综周围的单光子发射，如一个单一的量子点（QD）或氮空位（NV）中心。超辐射光是在光泵浦条件下发射的，可以用实际的实验参数观察到。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiance Enhanced Light-Matter Interaction in Spatially Ordered Shape and Volume Controlled Single Quantum Dots: Enabling On-Chip Photonic Networks
本研究利用SESRE方法控制MTSQDs的形状、体积和应变，实现了单光子超辐射，使激子振子强度增强约2.5至3倍，为构建覆盖紫外到中红外波段的片上光子网络提供了物质-光量子比特转换单元。
2025-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Effect of superradiance on transport of diffusing photons in cold atomic gases
我们表明，在原子气体的合作效应，如超辐射和亚辐射导致两个原子之间的潜力，像$1/r$衰减。在超辐射的情况下，这种势对于足够近的原子是有吸引力的，并且可以被解释为相干介观效应。超辐射对对稀气体多重散射特性的贡献，如光子弹性平均自由程和群速度，是显着不同的独立原子。我们讨论的条件下，这些影响可能会被观察到，并比较我们的结果，最近的实验光子输运在冷原子气体。
2006-03-27 cond-mat.mes-hall
Proposal of highly efficient photoemitter with strong photon-harvesting capability and exciton superradiance
我们提出了一个系统的高效光电发射器，包括金属-介电（等离子激子）多层结构。在所提出的结构中，激子层中的吸收通过分层激子和金属层所维持的等离子体激元的耦合所产生的分裂模式之间的量子干涉而大大增强。此外，表面等离子体激元和激子之间的大的相互作用体积引起激子超辐射，这导致非常有效的光电发射。这一发现表明，基于简单的层状结构设计高效的光电发射器的可能性。
2017-08-05 cond-mat.mes-hall
Photon localization and Dicke superradiance in atomic gases
利用描述光子介导原子偶极相互作用的有效哈密顿量研究了光子在N原子气体中的传输。光子逃逸率密度P（Γ）由N × N随机矩阵Γ_{ij} = \sin（x_{ij}）/ x_{ij}的谱确定，其中x_{ij}是任意两个原子之间的无量纲随机距离。不同的无序度和系统大小，逃逸率的标度行为观察。这是解释使用微观计算和随机模型，强调在光子本地化的合作效应的作用，并提供了一个有趣的关系与统计特性的“小世界网络”。
2008-06-05 cond-mat.mes-hall
Observation of room-temperature spontaneous superradiance from single diamond nanocrystals
我们报告了从单个高度发光的金刚石纳米晶体中观察到的室温超辐射，该金刚石纳米晶体的空间尺寸远小于光的波长，并且每个纳米晶体包含大量（~10^3）嵌入的氮空位（NV）中心。在用非共振的绿色激光脉冲激发纳米金刚石之后，我们观察到i）低至~ 1 ns的超快辐射寿命，和ii）从最快的纳米金刚石发射的光的自相关函数中的超泊松光子聚束。我们解释了我们的研究结果与一个详细的理论模型的基础上集体迪克状态和著名的NV中心的属性。使用一组最小的拟合参数，该模型捕捉到广泛的不同的寿命和实验中发现的非平凡的光子相关性。这些结果为在室温下良好控制的固态量子系统中系统地研究超辐射铺平了道路。最终，金刚石超辐射的量子工程具有推进量子传感、能量收集和有效光子探测应用的潜力。
2016-08-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiance and multiple scattering of photons in atomic gases
研究了超辐射和亚辐射等合作效应对稀原子气体散射特性的影响。我们发现，合作效应导致一个有效的潜在的原子对之间的衰减像$1/r$。在超辐射的情况下，这种势对于足够近的原子是有吸引力的，并且可以被解释为相干介观效应。考虑光子在超辐射对间的多次散射模型，计算了弹性平均自由程和群速度。我们首先研究标量波的情况下，它允许获得和理解的合作效应和多重散射的基本特征。然后我们转向矢量波的一般问题。在这两种情况下，我们得到定性相似的结果，并推导出，对于标量波的情况下，任意（近共振）失谐的弹性平均自由程和群速度的解析表达式。
2007-04-26 cond-mat.mes-hall
Triggered Superradiance and Inversion Storage in a Hybrid Quantum System
本研究探讨了与超导腔强耦合的反转自旋系综的超辐射发射，通过失谐存储反转并利用弱触发脉冲控制超辐射爆发时间与相位，展示了在反转阈值以下放大微波脉冲的能力。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Superradiance, charge density waves and lattice gauge theory in a generalized Rabi-Hubbard chain
我们研究了一维拉比-哈伯德型模型，安排一个量子点夹在每个腔之间。量子点的作用是在相邻腔之间传输光子，同时充当光子非线性。我们考虑三能级量子点的$Λ$配置，其中的左和右腿耦合专门的左或右腔。这种非交换相互作用导致两个高度纠缠的不可压缩相，由二阶量子相变分开：量子点自由度充当光子的动力学晶格，并且Peierls不稳定性破坏第二$\mathbb{Z}_2$对称性，这导致纠缠和光子数的二聚化。我们还发现了一个正常的绝缘相和一个超流相，作为量子多体超辐射相。在超辐射相，一个$\mathbb{Z}_2$对称性被打破和相变属于横向场伊辛模型普适类。最后，我们表明，该模型的极限可以解释为$\mathbb{Z}_2$格点规范理论。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological phase transitions in superradiance lattices
物质的拓扑相是一个重要的研究课题，具有广阔的应用前景。光的快速拓扑性质在经典光学材料中得到了揭示。然而，拓扑物理在量子光学中的表现形式还没有被发现。本文研究了电磁感应透明（EIT）中由定时Dicke态（TDS）组成的二维动量空间超辐射晶格中的拓扑相。通过周期性地调制三个EIT耦合场，我们可以创建具有原位可调拓扑特性的Haldron模型，这些拓扑特性表现在超辐射TDS发射的衍射信号之间的对比度上。拓扑超辐射晶格为模拟凝聚态物理中的奇异现象提供了一个可控的平台，为拓扑量子光学和新型光子器件的研究提供了基础。
2015-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Induction of non-Fermi liquids by critical cavity photons at the onset of superradiance
本研究在腔量子电动力学中，于超辐射量子临界点处，通过腔光子作为电荷密度波序参量连接费米面热点，利用维度正则化和重整化群方法，证明了稳定的非费米液体相在低能极限下存在。
2025-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
Influence of Impurity on the Rate of Single Photon Superradiance in Disordered N Qubit Chain
我们研究了嵌入在一维开放波导中的多个人造原子（量子比特）的超辐射率。更具体地说，我们研究了1D（N+1）-量子比特链，其中N个量子比特在它们的激发频率$Ω$方面是相同的，但具有不同的自发发射率$Γ_n$，以及单个杂质量子比特，其激发频率$Ω_P$和自发发射率$Γ_P$与N个量子比特不同。这个系统被证明有两个杂交的集体状态，累积的所有量子比特的宽度。这些状态的能谱和相应的概率作为一个链中的杂质和其他量子比特之间的频率失谐的函数进行了研究。结果表明，杂质量子比特的引入仅在量子比特与杂质之间的频率失谐量较小的范围内改变了系统的共振宽度，在此范围内共振宽度发生了明显的排斥.研究了光子在含杂质量子比特的无序N量子比特链中的传输.结果表明，通过该系统的单光子传输描述了一个简单的表达式，该表达式预测特定的光子频率之间的频率$Ω$和$Ω_P$的存在一个完整的传输峰和透明窗口。
2018-06-20 cond-mat.mes-hall
Coherent and Collective Quantum Optical Effects in Mesoscopic Systems
综述了介观系统中的相干和集体量子光学效应，如超辐射和相干布居囚禁。讨论了这些现象的各种新的物理实现，重点是它们在耦合纳米尺度系统（如量子点）中对电子输运和量子耗散的作用。一些理论工具，如主方程，极化子变换，关联函数，或水平统计被用来描述最近的工作耗散电荷量子比特（双量子点），迪克效应，声子腔，单振子，暗态和绝热控制量子输运，和大自旋玻色子模型。该综述试图建立介观学（量子输运，相干散射，量子混沌），量子光学（如超辐射，暗态，玻色子腔）和（在其最后一部分）量子信息理论的概念之间的联系。
2004-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant tunneling of quantum dot in a microcavity
我们提出通过观察嵌入微腔中的半导体量子点的电流来测量Purcell效应。一个电子和一个空穴分别注入量子结构中形成激子，然后辐射复合。稳态电流示出被改变，如果一个不同的腔长或激子能隙。因此，通过测量通过量子结构的电流，可以在实验上观察到珀塞尔效应。此外，我们还发现量子点间激子的超辐射也可以通过电学的方式观察到。
2002-04-10 cond-mat.mes-hall
Optical transitions, exciton radiative decay, and valley coherence in lead chalcogenide quantum dots
我们提出了倒易空间中谷相干和超辐射的概念，并表明它导致$N$ -谷半导体量子点中亮激子辐射寿命的$N$ -倍减少。接下来，我们解释为什么，尽管如此，激子辐射寿命在PbX（X = S，Se，Te）量子点，从光致发光衰减测量，是在微秒范围内。我们还解决了具有强带间耦合的窄隙材料制成的纳米结构中的光-物质相互作用的特殊性。
2022-03-25 cond-mat.mes-hall
Enhanced spontaneous emission from inhomogeneous ensembles of quantum dots is induced by short-range couplings
本文从理论上研究了弱激发极限下非均匀量子点系综的自发发射。我们表明，集体，超辐射效应导致在与实验观察一致的点之间存在足够强的耦合的情况下增强的发射速率，这意味着量子点样品不能被视为单个发射器的集合。我们还证明了量子点系统的集体行为依赖于短程相互作用，而长程偶极耦合太弱，对具有现实程度的不均匀性的系统的发射动力学没有任何影响。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall
Revisiting superradiance dynamics from single diamond nanocrystals with a physically consistent model for fluorescence decay
Institute of Physics, Faculty of Physics, Astronomy and Informatics, Nicolaus Copernicus University in Torun（托伦尼古拉·哥白尼大学物理、天文学和信息学学院物理研究所）
本文提出了一种新的物理一致模型，用于描述单个钻石纳米晶体中超辐射动力学的荧光衰减过程。
2026-01-12 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Improving indistinguishability of single photons from colloidal quantum dots using nanocavities
胶体量子点由于其稳健的合成过程和与纳米光子平台的直接集成而作为量子发射器获得了积极的研究兴趣。然而，在室温下从胶体量子点获得不可区分的光子从根本上是具有挑战性的，因为它们遭受极大的失相速率。在这里，我们提出了一种实验上可行的方法，从非相干泵浦的溶液处理的胶体量子点耦合到一个系统的纳米腔获得不可分辨的单光子。我们表明，通过将胶体量子点耦合到一对氮化硅腔中，我们可以从胶体量子点获得与其他主要量子发射体（如缺陷中心和自组装量子点）相当的单光子源性能。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmon-mediated superradiance near metal nanostructures
我们开发了一个理论的合作发射光的发射器，如荧光分子或半导体量子点，位于附近的金属纳米结构支持表面等离子体的合奏。在这样的系统中，合作发射的主要机制是发射器和等离子体激元之间的共振能量转移，而不是发射器之间的Dicke辐射耦合。我们确定了两种类型的发射器之间的等离子体耦合，（i）等离子体增强的辐射耦合和（ii）等离子体辅助的非辐射能量转移，它们之间的竞争管理系统本征态的结构。具体地说，当发射器从金属表面移除超过几个nm时，发射由三个超辐射态主导，具有与单个发射器相同的量子产率，导致系综辐射能量的急剧减少，而在较小的距离处，合作行为被非辐射跃迁破坏。在系综量子效率的距离依赖性中，可以观察到两个区域之间的交叉。我们的数值计算，将直接和等离子体辅助的相互作用的发射器之间的表明，他们不破坏等离子体迪克效应。
2010-08-20 cond-mat.mes-hall
Exciton lifetime in InAs/GaAs quantum dot molecules
用时间分辨光致发光法测量了InAs/GaAs垂直耦合量子点对阵列的激子寿命$T_1$。与量子点参考相比，已经观察到$T_1$的显著减少高达$\sim$ 2倍，反映了点间相干性。增加的分子耦合强度导致系统的$T_1$的减少与减少的障碍宽度，作为宽的障碍的一部分的结构显示出减少耦合，而对于窄的障碍，所有的分子似乎是很好地耦合。分子中的相干激子获得两个单独量子点中激子的振子强度，使激子寿命减半。这种超辐射效应有助于以前观察到的均匀激子线宽的增加，但比减少$T_2$弱。这表明，与量子点参考相比，纯退相对于分子变得越来越重要。
2005-04-20 cond-mat.mes-hall
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
Fluorescence photon measurements from single quantum dots on an optical nanofiber
利用纳米光纤对单量子点的荧光光子发射特性进行了实验研究。我们证明了单量子点可以沿着一个光学条纹系统地和可重复地沉积，精度为5 μm。对于光学量子点上的单量子点，通过改变激发激光强度，我们测量了耦合到量子点上的荧光光子数和归一化光子关联。我们估计荧光光子耦合效率为9.4 \pm 3%以上的双导模。
2011-12-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sub-nanosecond Electro-optic Modulation of Triggered Single Photons from a Quantum Dot
单光子波包的控制是发展由不同物理系统通过光子相互作用而构成的混合量子系统的重要资源。在这里，我们将这种控制扩展到由量子点发射的触发光子，与电光调制的辐射衰减相比，在时间尺度上快速地对单光子波包进行时间成形。特别地，同步调制由具有指数衰减波包的量子点中的激子的复合产生的双光子带单光子以产生高斯形单光子波包。我们探索了其他脉冲形状，并研究了这种技术用于提高量子点产生的单光子的不稳定性的可行性。
2011-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Three-photon excitation of quantum dots with a telecom band ultrafast fiber laser
我们演示了三光子激发量子点与锁模光纤激光器在电信波段工作。我们比较光谱和强度依赖性的荧光从一个和三个光子激发的市售的640 nm的量子点，使用372 nm的二极管激光器的单光子激发和116 fs的脉冲从锁模光纤激光器的中心波长为1575 nm的三光子激发。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dicke Superradiance in Solids
凝聚态光学研究的最新进展导致了传统上在量子光学领域研究的现象的出现。这些研究不仅加深了我们对光-物质相互作用的理解，而且也介绍了凝聚态系统中光学过程中固有的多体相关性。超辐射是Dicke在1954年预言的一个深刻的量子光学过程。SR的基本概念适用于一般的$N$体系统，其中组成振荡偶极子通过与公共光场的相互作用耦合在一起，并加速系统的辐射衰减。在SR的最迷人的表现形式，被称为超荧光（SF），一个非相干准备系统的$N$倒置原子自发地发展宏观相干从真空波动，并产生延迟脉冲的相干光，其峰值强度$\propto N^2$。这样的SF脉冲已经在原子和分子气体中观察到，并且它们有趣的量子性质已经被明确地证明。在这里，我们重点关注快速发展的固体SR研究领域，其中不仅存在光子介导的耦合，还存在强库仑相互作用和超快散射。我们描述SR和SF在固体，分子聚集体和晶体，量子点和量子阱中的分子中心。特别是，我们将总结我们最近在强磁场中对量子阱进行的一系列研究。这些研究表明，固态系统中的合作效应不仅仅是需要观察到奇异条件的小修正;相反，它们可以主导整个相互作用电子系统的非平衡动力学和发光过程。
2016-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Spin-Photon Dynamics of Quantum Dots in Two-mode Cavities
用双模Jaynes-Cummings模型描述了量子点与两个谐振腔模的相互作用。根据量子点能级方案，单掺杂量子点与腔光子的相互作用产生电子自旋和腔态的纠缠，或者允许实现自旋和光子态的SWAP门。相同结构的未掺杂量子点从初始光子乘积态产生偏振纠缠光子对。对于实际的空腔损耗率，这些操作的保真度为80%。
2004-12-11 cond-mat.mes-hall
A One-Dimensional Electron Gas Coupled to Light
本研究探讨一维电子气与光子模式耦合的辐射特性，发现光子级联产生电子-空穴纠缠及Dicke超辐射，为量子计算和量子转导提供理想平台。
2023-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Fluid photonic crystal from colloidal quantum dots
我们研究了作用在半导体量子点上的光学力以及力驱动量子点在胶体中的运动。在量子点激子跃迁的光谱范围内，当光子能量接近激子能量时，量子点的极化率急剧增加。它导致梯度和散射对光学力的贡献的共振增加，这使得能够有效地操纵点。我们发现，胶体的光栅导致形成的流体光子晶体的空间周期性循环通量和密度的点。半导体量子点的显著共振介电响应使得能够分离具有不同激子频率的量子点。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
