Two-photon pumped exciton-polariton condensation
双光子吸收（TPA）允许访问否则光无法访问的物质的暗态，其作为量子信息处理的重要构建块。在半导体微腔中，TPA驱动的强耦合轻物质激子-极化激元的凝聚可以实现暗态-凝聚相互作用的新的固态量子模拟，并且被预测为激发THz发射。在这里，我们报告的第一个观察到的双光子泵浦极化激元凝聚，证明了角分辨光致发光在GaAs基微腔。TPA是证明在二次发射依赖于泵浦功率低于和高于冷凝阈值，和二次谐波产生被排除了这两个阈值行为，并通过显示不依赖于泵浦光子能量的发射峰值能量。我们的研究结果为新型极化激元源和集体量子态与单个二能级系统的固态相干控制铺平了道路。
2022-07-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Hidden Vacuum Rabi oscillations: Dynamical Quantum Superpositions of On/Off Interaction between a Single Quantum Dot and a Microcavity
我们证明了在单个量子点-半导体微腔系统中实现强光-物质相互作用的量子叠加是可能的。这样的叠加使得能够观察到违反直觉的量子条件动力学效应。腔光子以及发射体发光显示指数衰减，但它们的联合检测概率表现出真空拉比振荡的情况是可能的。值得注意的是，这些量子关联也存在于这种相干驱动的耗散量子系统的非平衡稳态谱中。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall 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
Two-photon interference from a quantum dot--microcavity: Persistent pure-dephasing and suppression of time-jitter
我们展示了在腔量子电动力学范围内工作的准共振泵浦耦合量子点微腔系统发射高度不可区分的光子。改变样品温度使我们能够改变量子点-腔失谐，并且在光谱共振上，我们观察到Hong-Ou-Mandel干涉可见度的三倍改善，达到超过80%的值。我们的非共振测量使我们能够研究不同的Purcell增强，并在不同的温度和能量尺度下探测失相环境。通过与我们的微观模型相比，我们能够识别纯失相，而不是时间抖动作为我们系统中不完美的主要来源。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parametric Luminescence of Microcavity Polaritons
用解析方法确定了共振相干光泵浦微腔中激子-极化激元二维系统的光谱和色散发射特性。新的集体激发是由两个泵浦极化激元的散射产生的一个普通极化激元态和它的闲频之间的反常耦合引起的。相应的参数相关性由发射极和闲频粒子数激发，并非常有效地驱动发光。集体激发的固有性质决定了一种特殊的发射模式。
2000-10-25 cond-mat.mes-hall
Photon properties of single graphene nanoribbon microcavity laser
在这项工作中，我提出了一个方案，关于一个单一的石墨烯纳米粒子（GNR）发射器在微腔中，并专注于一个完全量子力学处理模型，包括激子相互作用，以研究光子的性质和激光作用。当单扶手椅边缘GNRs（AGNRs）微腔系统被泵浦时，激子-光子耦合提供更多的光子并增强光子发射过程，使其本质上成为激光对象。理论结果表明，半导体微腔系统中的单个AGNR可以作为一种具有超低阈值的纳米激光器。
2010-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Density operator of a system pumped with polaritons: A Jaynes-Cummings like approach
我们研究了在微腔-量子点系统中考虑两种不同的非相干泵浦的影响。当系统被极化激元非相干泵浦时，它能够在稳态极限下维持大量的光子，并且具有泊松统计，并且还导致可分离的激子-光子态。我们还研究了这两种类型的泵浦（激子和极化激子）在腔的发射光谱的影响。我们表明，极化激子泵浦这里考虑的是无法修改系统的动力学制度的激子泵浦。最后，我们得到了这里考虑的量子主方程产生的密度矩阵的负性的封闭形式的表达式。
2010-09-08 cond-mat.mes-hall
Self-rotation and synchronization in exciton-polariton condensates
在非共振高斯激光泵浦下，二维半导体微腔中激子-极化激元凝聚体发生自旋转。一个波包的冷凝物自发地旋转周围的泵送区域的中心，在一个恒定的频率，打破了系统的旋转对称性。当两个自转凝聚体以适当的距离产生时，自转凝聚体的动力学之间发生同步。
2016-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Quantum statistics of photon from a semiconductor microcavity embedded with a graphene nanoribbon
在这项工作中，我们研究了从嵌入有单个扶手椅边缘的石墨烯纳米颗粒（GNR）的驱动微腔中发射的光子的量子统计特性。系统采用弱激光振幅相干泵浦。导出了强耦合和弱耦合两种情况下的解析表达式，并研究了辐射场的非经典性质。此外，它的结论是，该激子系统呈现出一些统计相似的原子系统，特别是在弱激光振幅制度的坏腔和好腔的限制。我们已经表明，独立的激子的非线性，它描述的激子在GNRs的相互作用强度，自相关函数是antibunched的激子协同值范围。更有趣的是，它表明，激子-激子相互作用强度在GNR可以推导出在零时间延迟τ = 0的自相关函数的值。我们的理论结果表明，嵌入单个GNR的微腔可以作为一个纳米光子器件和一个有用的分析方法，深入了解GNR的激子特性。
2011-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Thresholdless Coherent Light Scattering from Subband-polaritons in a Strongly-Coupled Microcavity
我们研究了一个“强耦合”（SC）极化激元系统之间形成的半导体纳米结构和太赫兹光模式，是本地化的金光圈的边缘的原子样子带间的过渡。极化激元可以被光学地激发，通过带隙辐射的非相干激发，并且我们发现它们也相干地散射相同的输入激光，在后向散射光谱中给出惊人尖锐的“边带”（SB）光谱峰。SB强度是极化激元密度的敏感轨迹，并且它们可以被检测到低于可比量子级联激光二极管的激发阈值的2500倍以上的量子噪声基底。与其他相干散射机制相比，更高阶的SB散射事件是容易观察到的，我们推测，该效应可能会在电信系统中作为一种无源全光波长移位机制。
2010-06-30 cond-mat.mes-hall
Transition from Jaynes-Cummings to Autler-Townes ladder in a quantum dot-microcavity system
我们对相干驱动强耦合量子点-微腔系统进行了实验和理论研究。我们的重点是物理学的未开发的中间激发制度，共振激光场服装强耦合的单激子-光子（极化激元）系统，导致在一个梯子的激光装扮Jaynes-Cummings状态。在这种情况下，发射器到微腔的受限光场和到外部激光器的光场的耦合同样重要，如通过观察外部激光器对极化激元分支的注入拉动所证明的。这种中间相互作用机制特别有趣，因为它连接了纯量子力学的Jaynes-Cummings阶梯和半经典的Autler-Townes阶梯。探索相互耦合系统的驱动强度依赖性，我们建立了共振荧光信号中的最大值作为中间状态的稳健指纹，并观察指示激光修饰的Jaynes-Cummings阶梯的签名。为了解决基本的物理问题，我们通过费米子性质的物质成分进行饱和来激发耦合系统-与常用的腔介导的激发相反。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall
Quantum dot single photon sources: Prospects for applications in linear optics quantum information processing
一个光源，产生单光子脉冲的需求，在线性光学量子计算中有潜在的应用，提供了严格的要求，所产生的光子的不可逆性和收集效率得到满足。我们表明，这些是相互矛盾的要求，非谐波发射器，通过水库不相干泵浦。作为相干泵浦单光子源的模型，我们考虑了微腔中单个带电量子点的腔辅助自旋翻转拉曼跃迁。我们证明，使用这样的源，任意高的收集效率和不可吸收性的产生的光子可以同时获得增加腔耦合。我们分析了线性光学量子门中的单光子脉冲的可重复性所引起的误差的作用，通过将门保真度与光子互相关测量中的双光子干涉下降的强度相关联。我们发现，执行控制相位操作的错误< 1% requires nano-cavities with Purcell factors F_P >= 40在没有失相，而不需要强耦合限制。
2004-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of phonon-modified quantum dot photoluminescence intensity in structured photonic reservoirs
耦合到结构光子库的量子点的自发发射率由其局域光子态密度的频率依赖性决定。通过声子修饰，对于光子衰减时间变得与纵向声学声子衰减时间相当的某些光子结构，可以发生费米黄金法则的崩溃。提出了一个极化子主方程模型来计算相干激发量子点耦合到结构光子库的光致发光强度。我们考虑的半导体微腔和耦合腔波导的例子，并显示清晰的光致发光强度的光谱特征，包含独特的签名之间的相互作用的声子和光子浴耦合。
2015-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spontaneous patterns in coherently driven polariton microcavities
我们考虑了一个由两个外激光器同时泵浦垂直入射的上下极化激元分支共振驱动的极化激元微腔。在此设置中，我们研究的泵只解决方案的自发形成的图案的不稳定性的发生。它们的出现是由于相互作用引起的参数散射导致的平移和旋转不变性的自发对称性破缺的结果。我们观察到不同的模式，可以被归类为单泵，其中参数散射发生在相同的能量作为一个泵，和两个泵，其中散射发生在不同的能量之间的演变。对于双泵浦不稳定性，条纹和棋盘图案成为占主导地位的稳态解，因为立方参数散射过程是禁止的。这与单泵情况形成对比，其中六边形图案是最常见的布置。我们研究了控制不同模式之间演化的可能性。我们的结果是在一个线性稳定性分析，并确认有限大小的全数值计算。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Nondegenerate two-photon lasing in a single quantum dot
本文提出在双模微腔中利用单个半导体量子点实现双模双光子微激光器，通过低温相干泵浦抑制单光子激射并增强双光子激射，还探讨了双光子共振泵浦产生稳态双模纠缠态。
2023-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Signatures of long-range spin-spin interactions in an (In,Ga)As quantum dot ensemble
研究了单电荷量子点系综在磁场和圆偏振光激光泵浦下的电子自旋动力学。光谱激光器宽度被定制为使得不同组的量子点被相干地泵浦。令人惊讶的是，电子自旋极化的退相时间$T^*$仅微弱地依赖于激光光谱宽度。这些发现可以用具有长程电子自旋-自旋相互作用的耦合量子点的团簇理论来解释。我们提出了一个基于中心自旋模型的自旋动力学的数值模拟，该模型包括激光脉冲的量子力学描述以及每对电子自旋之间的与时间无关的海森堡相互作用。我们讨论了个人的退相的贡献来自欧弗豪泽场，电子$g$ -因素的分布和电子的自旋-自旋相互作用，以及激光脉冲的光谱宽度。该分析揭示了当增加光谱激光宽度时总退相时间的平衡效应。一方面，电子$g$ -因子的偏差增大。另一方面，由于自旋-自旋相互作用，越来越多的相干泵浦电子自旋同步。我们发现一个很好的协议之间的实验数据和退相时间的模拟使用指数分布的海森堡耦合的平均值$\overline{J}\approx 0.26\,\mathrm{μeV}$。
2018-06-28 cond-mat.mes-hall
Gigahertz-clocked Generation of Highly Indistinguishable Photons at C-band Wavelengths
University of Würzburg（维尔茨堡大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
该研究在C波段实现2.5GHz速率下高可区分性单光子源，通过微腔强不对称普尔库效应驱动半导体量子点双激发态跃迁，实现强多光子抑制和高双光子干涉可见度。
2026-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
A quantum Langevin model for non-equilibrium condensation
本文建立了一个研究平面微腔器件中光子和极化激元的非平衡玻色-爱因斯坦凝聚的量子模型。该模型建立在激光理论的基础上，包括腔场的空间动力学，饱和机制和一些频率依赖性的增益：量子朗之万方程的腔场耦合到一个连续分布的外部泵浦的两级发射器与一个定义良好的频率。作为应用的一个例子，我们用这种方法研究了稳态凝聚态周围的线性量子涨落。在良好的腔制度，一个有效的方程的腔场提出的随机Gross-Pitaevskii方程。最后展望了非平衡凝聚过程的全量子模拟。
2014-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Entanglement versus cooling in the system of a driven pair of two-level qubits longitudinally coupled with a boson mode field
研究了相干抽运的近距离两能级辐射源与单模玻色子场纵向耦合产生的纠缠与玻色子模的量子冷却之间的关系。尽管两能级量子比特是共振驱动的，但我们已经证明了一种有效的冷却机制，远低于热背景所施加的限制。此外，当偶极-偶极频移接近玻色子模的频率时，冷却效应伴随着量子比特对分量的纠缠。最大玻色子模冷却效率的实现是以纠缠的产生为代价的。重要的是，这发生在相当弱的外部泵浦场，保护样品免受劣化。最后，有效地优化这些效果的条件，以及描述。
2019-07-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Bichromatic dressing of a quantum dot detected by a remote second quantum dot
我们证明了两个不同的远程InAs/GaAs量子点之间的信息传输机制弱耦合到一个共同的光子晶体微腔。在一个量子点的s态中的双色激发导致由于与激光场的相干耦合而形成修饰态，与量子点共振。通过另一个量子点的光致发光光谱以及腔模读出关于所得修饰结构的信息。在激发和检测量子点交换时也观察到该效果。这种量子点的相互作用被解释为涉及声学声子的腔介导的耦合。用主方程定量地描述了双激光相干泵浦三能级系统的行为。我们的研究结果为基于耦合多量子点腔系统的可扩展固态量子网络迈出了重要的一步，而无需使用相同的量子发射器。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall
Triggered telecom C-band single-photon source with high brightness, high indistinguishability and sub-GHz spectral linewidth
本文提出电信C波段触发式单光子源，基于耦合圆形布拉格光栅腔的量子点与光谱滤波，通过SUPER或声子辅助激发实现窄线宽、高纯度、高干涉可见度和高可用光子速率。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-$β$ lasing in photonic-defect semiconductor-dielectric hybrid microresonators with embedded InGaAs quantum dots
本文提出一种基于掩埋光子缺陷的准平面半导体-介质混合微腔设计，在嵌入InGaAs量子点的腔中实现低至0.28 μm³的模式体积和高β激射，无需复杂横向纳米加工，并展现出优异的温度稳定性。
2023-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum dynamics of two quantum dots coupled through localized plasmons: An intuitive and accurate quantum optics approach using quasinormal modes
我们研究了两个量子点（QD）或人工原子通过金纳米棒共振器的基本局域等离子体耦合的量子动力学。我们推导出一个直观和有效的时间局域主方程，其中的金属纳米棒的影响被考虑到自洽使用准正规模式（QNM）的光子格林函数展开技术。我们高效的QNM技术提供了一种替代和更强大的方法，超过标准的Jaynes-Cummings模型，其中电磁环境的辐射衰减，非辐射衰减和光谱重塑效应以清晰透明的方式严格包含在内。我们还展示了如何可以使用我们的方法来恭维近似Jaynes-Cummings模型在某些空间制度，它被认为是有效的。然后，我们提出了两个等离子体耦合量子点的量子动力学和光致发光光谱的研究。我们首先探讨非马尔可夫制度，这是发现是重要的，只有在超短时间尺度的等离子体模式，这是约40 $\,$ fs。对于场自由演化的情况下，激发量子点附近的纳米棒，我们展示了如何空间分离的量子点可以有效地耦合通过等离子体共振，我们展示了如何远离等离子体共振的频率可以更有效地相干耦合量子点。尽管金纳米谐振器具有很强的固有耗散，但我们表明，从最初的分离状态可以实现高达0.7的量子位纠缠，在弱耦合水库的先前工作中，这种纠缠被限制在小于0.5。我们还研究了量子点对的超辐射和亚辐射衰减动力学。最后，我们研究了非相干泵浦的量子点的丰富的量子动力学，…
2015-11-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Comparative Study of Coherent and Incoherent Drives in Four-Level Quantum Dot-Based Spaser
本文理论比较了四能级量子点等离激元纳米激光器在相干与非相干泵浦下的特性，发现非相干泵浦更适合连续模式，且共振峰与泵浦类型无关，峰值幅度受泵浦速率影响。
2024-02-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
