Error distributions on large entangled states with non-Markovian dynamics
本文研究了一个在计算上有用的纠缠态的误差分布，该纠缠态是由经历强非马尔可夫演化的发射体重复发射产生的。对于纯退相形式的辐射源-环境耦合，我们证明了一个特定的错误模式发生的概率具有马尔可夫形式的界，因此基于马尔可夫模型的精度阈值定理应该是同样有效的。例如，对于中等到强磁场中的带电量子点发射体，情况就是这样。除了纯移相假设，虽然复杂的误差结构可能会出现，他们仍然可以定性地由马尔可夫误差模型的限制。
2015-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-yield fabrication of entangled photon emitters for hybrid quantum networking using high-temperature droplet epitaxy
人们已经研究了几种半导体量子点技术来产生纠缠光子对。在其他技术中，液滴外延使得能够控制量子发射器的形状、尺寸、密度和发射波长。然而，可以用这种方法制造的纠缠量子点的比例仍然限制在5%左右，并且将纠缠光子的能量与原子跃迁相匹配（这是实现量子网络的一条有前途的途径）仍然是一个突出的挑战。在这里，我们克服了这些障碍，通过引入一种改进的方法，在高对称性（111）A衬底上的液滴外延，其中的基本结晶步骤是在一个显着更高的温度进行相比，以前的报告。我们的方法大大提高了附近的发射波长的纠缠准备光子源的收益率，这可以高达95%，由于精细结构分裂和辐射寿命的低值，以及减少激子退相提供的GaAs/AlGaAs材料的选择。量子点被设计为在基于Rb的慢光介质的工作光谱区域中发射，为量子中继站提供了可行的技术。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topologically protected strongly-correlated states of photons
混合光子纳米结构允许光的新颖有趣的状态的工程。最近的一个例子是拓扑光子晶体，其中光子能带结构的非平凡Berry相位产生光子的拓扑保护的单向传播（手性）边缘状态。在这里，我们表明，通过耦合的手征光子边缘状态的发射器阵列，可以创建一个高度可控的方式强相关的光子态。这些是拓扑保护的，并具有一些显着的普遍性质：散射的结果不依赖于发射器的位置，只给出了全称数，拉盖尔多项式的零;双光子关联函数相对于发射器的数量表现出非常明显的奇偶效应，并且散射的结果相对于发射器的跃迁频率的波动是鲁棒的。
2014-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Frequency control of single quantum emitters in integrated photonic circuits
生成量子比特的纠缠图态需要高的纠缠率，并且需要有效地检测来自单独量子比特的多个不可区分的光子。将基于缺陷的量子位集成到光子器件中导致增强的光子收集效率，然而，通常以降低的缺陷发射能量均匀性为代价。在这里，我们证明了在集成器件中的缺陷均匀性的减少可以部分抵消电场调谐。使用光子器件耦合注入氮空位（NV）中心在一个金刚石平台上的GaP，我们展示了大的场依赖性的调谐范围和部分稳定的缺陷发射能量。这些结果解决了芯片级纠缠产生的一些挑战。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Lifetimes and quantum efficiencies of quantum dots deterministically positioned in photonic-crystal waveguides
将单个发射器与光子纳米结构连接使得能够修改它们的发射特性，例如增强单独的衰减速率或控制发射方向。为了实现完全控制，单个发射器必须确定性地定位在纳米结构中。在这里，我们使用光谱学来获得有关各个量子点的光谱和空间信息，以便将每个发射器定位在光子晶体波导的单元格中的预定位置。根据结构化纳米光子模式内的空间和光谱定位，我们观察到量子点发射可以被抑制或增强。这些结果证明了光子晶体波导控制单光子发射的能力，并且定位量子点的能力对于创建复杂的多发射器量子光子电路将是至关重要的。
2019-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photon-mediated interactions and dynamics of coherently driven quantum emitters in complex photonic environments
该研究针对嵌入混合光子-等离子体腔的两个相干驱动失谐量子发射器系统，通过与宏观场量子化精确计算对比，评估了Born-Markov主方程模型在结构化色散光子环境中的准确性，发现了四类驱动与分裂区域对应不同的模型精度水平。
2025-08-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Super-correlated radiance in nonlinear photonic waveguides
我们研究了耦合到非线性波导的二能级发射体的集体衰减，例如，具有强光子-光子相互作用的纳米光子晶格或超导谐振器阵列。在这些条件下，一个新的衰变通道进入绑定光子对出现，通过它的发射器之间的空间相关性建立定期干涉以及光子之间的相互作用。我们推导出一个有效的马尔可夫理论模型产生的衰变动力学的任意分布的发射器和识别集体效应超出了通常的现象的超辐射和亚辐射。具体地说，在许多邻近的发射体的限制下，我们发现，该系统经历了一个超关联的衰变过程中，所有的发射体是在激发态或在基态，但不是在任何的中间态。预测的效应可以在最先进的波导QED实验中进行探测，并提供了一个引人注目的例子，说明如何在非谐波环境中通过多体效应修改开放量子系统的动力学。
2020-05-05 cond-mat.mes-hall 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
Ultralow mode-volume photonic crystal nanobeam cavities for high efficiency coupling to individual carbon nanotube emitters
我们报道了单个空气悬浮碳纳米管与硅光子晶体纳米梁腔的高效耦合。电介质和空气模式腔的光致发光图像反映了它们明显不同的模式分布，并表明空气中的场对耦合很重要。我们发现，空气模式腔耦合更有效，估计自发发射耦合因子达到高达0.85的值。我们的研究结果表明，超低模式体积的空气模式腔耦合到低维纳米级发射器的优势。
2014-07-16 cond-mat.mes-hall
On-Chip Integration of Single Solid-State Quantum Emitters with a SiO$_2$ Photonic Platform
未来集成纳米光子器件的一个重要组成部分是单光子发射器和具有单光学模式的量子存储器的可扩展芯片上接口。在这里，我们提出了一个单一的固态量子位，氮空位（NV）中心，与光子平台组成的硅衬底上热生长的SiO $_2$完全确定性集成。该平台以其超低荧光和生产各种无源结构（如高Q微谐振器和模式尺寸转换器）的能力而脱颖而出。通过数值分析，可以确定一个最佳的结构，有效地耦合的偶极子发射器的导模。在实验上，预选NV发射器的集成与原子力显微镜和量子发射器的片上激发以及单光子耦合到集成结构的导模进行了演示。我们的方法显示了该平台作为具有固态量子位的片上光子结构的强大纳米级接口的潜力。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Deterministic strain-induced arrays of quantum emitters in a two-dimensional semiconductor
量子光子学的一个突出挑战是可扩展性，这需要以确定性的方式定位单个量子发射器。在已建立的平台中，包括金刚石和自组装量子点中的缺陷，已经取得了站点定位进展，尽管通常具有折衷的相干性和光学质量。层状过渡金属二硫属化物半导体中单量子发射体的出现为构建可扩展的量子体系结构提供了新的机会。在这里，使用纳米级应变工程，我们确定性地实现了一个二维晶格的量子发射器在原子级薄的半导体。我们在单层和双层WSe 2中产生点状应变扰动，其局部修改带隙，从而使激子有效地向孤立的应变调谐量子发射器运动，该量子发射器表现出高纯度的单光子发射。这些非经典发光体阵列为二维半导体在腔量子电动力学和集成片上量子光子学中开辟了新的前景。
2016-10-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic photon-emitter coupling in chiral photonic circuits
设计光子发射和光子散射的能力是现代光子学应用的核心，从光捕获到新型紧凑光源，再到基于单光子的量子信息处理。纳米光子波导特别适合于这种应用，因为它们将光子传播限制在1D几何形状，从而增加光和物质之间的相互作用。将手性功能添加到纳米光子波导导致新的机会，使集成和强大的量子光子器件或观察新的拓扑光子态。在规则波导中，量子发射器在两个方向中的任一方向上辐射光子，并且光子发射和吸收是相反的过程。这种对称性在纳米光子结构中被破坏，其中非横向局部电场意味着光子发射和散射都可以变成方向性的。在这里，我们的实验表明，量子发射器的内部状态决定了在一个专门设计的光子晶体波导的单光子发射的手征。在几乎所有发射的光子都耦合到波导的条件下，观察到具有大于90\%的方向性的单光子发射到波导中。这种确定性和高度定向的光子发射使得能够实现片上光学二极管、在单光子水平下操作的循环器和确定性量子门。基于我们的实验演示，我们提出了一个实验上可实现的和完全可扩展的确定性光子-光子CNOT门，到目前为止，在光子量子信息处理中，大多数门都是概率性的。
2015-01-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A silicon photonic add-drop filter for quantum emitters
将单光子源和探测器集成到硅基光子学中，为量子信息处理的复杂电路开辟了可能性。在这项工作中，我们展示了集成的量子点与硅光子分插滤波器的片上滤波和路由的电信单光子。硅微盘谐振器充当窄滤波器，其传输量子点发射并在宽波长范围内过滤背景。此外，通过在微盘的谐振上调谐量子点发射波长，我们可以控制发射的单光子到分插滤波器的通道和通过分插滤波器的通道的传输。这一结果是朝着使用硅光子学在量子信息处理中应用的单光子的片上控制迈出的一步，例如线性光学量子计算和玻色子采样。
2019-03-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Current-injection quantum-entangled-pair emitter using droplet epitaxial quantum dots on GaAs(111)A
单光子源和量子纠缠光子对是量子信息网络中的关键组成部分。在这里，我们演示了电驱动的量子纠缠对的产生使用自然对称的GaAs量子点通过液滴外延生长。在10 K的温度下获得的符合直方图揭示了量子纠缠对的产生，其对Bell对的保真度为0.71 +- 0.015，远远超过了经典极限。发射对的量子性质在高达~65 K的温度下是守恒的，并且基本上受到本点系统中的载流子限制的限制。我们的研究为制备实用的量子纠缠对源提供了指导。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Statistical measurements of quantum emitters coupled to Anderson-localized modes in disordered photonic-crystal waveguides
光学纳米结构已被证明是有益的定制量子发射器的发射特性。然而，不可避免的制造缺陷可能会带来麻烦。非常值得注意的是，无序提供了新的机会，因为光可以有效地限制随机多重散射导致安德森局域化。在这里，我们研究了这种无序诱导腔对嵌入无序光子晶体波导中的单量子点发射动力学的影响。我们提出了时间分辨测量的总发射从安德森本地化腔和从单个发射器耦合到腔。我们观察到强烈抑制和增强衰减率相对于自发发射率在均匀介质中。从统计分析，我们报告的平均Purcell因子为2在没有任何控制的量子点腔失谐。通过光谱调谐个别量子点与安德森本地化模式共振，最大Purcell因子为23.8，这是在强耦合制度的开始。所提供的数据量化了自然发生的安德森局域腔的潜力，用于控制和增强光-物质相互作用强度，这不仅与腔量子电动力学实验有关，而且还可能用于有效的能量收集和可控随机激光。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The photonic trumpet: An efficient, broadband interface between a solid-state quantum emitter and a Gaussian beam
我们介绍了光子喇叭，一种电介质结构，它确保了嵌入式量子光源和高斯自由空间光束之间的近乎完美的耦合。光子喇叭利用单模光子线提供的宽带自发发射控制和该模式在锥形锥体内的绝热膨胀。数值模拟突出了这一概念的出色性能和鲁棒性。作为量子光学领域的第一个应用，我们报道了一个超亮单光子源的实现。该器件是一种含有少量InAs量子点的GaAs光子喇叭，第一透镜外效率为$0.75 \pm 0.1$。
2012-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
On-chip Hong-Ou-Mandel interference from separate quantum dot emitters in an integrated circuit
可扩展的量子光子技术需要将许多相同的单光子源与芯片上的光子电路进行低损耗集成。相对复杂的量子光子电路已经被证明;然而，迄今为止使用的源依赖于参数下转换。因此，效率和可扩展性本质上受到源的概率性质的限制。基于量子发射体的单光子源没有这种限制，但是在单个电路内的多个发射体的频率匹配仍然是一个挑战。在这项工作中，我们证明了在这方面的一个关键组成部分，在一个完全单片GaAs电路的形式结合两个频率匹配的量子点单光子源互连的低损耗片上分束器通过单模脊波导连接。该设备使我们能够在芯片上进行双光子干涉实验，能见度达到66%，受到发射器相干性的限制。我们的设备可以进一步扩大规模，为增加量子线路的复杂性提供了一条清晰的道路，以实现完全可扩展的集成量子技术。
2023-01-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Directional spontaneous emission in photonic crystal slabs
本文研究光子晶体平板中定向自发辐射与几何参数、发射体位置及偏振的关系，揭示通过实际材料结构精细调控集体量子光学现象的潜力。
2023-12-04 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
Scalable microcavity-coupled emitters in hexagonal boron nitride
本文通过将20nm厚hBN薄膜“拾取-放置”式集成到Si3N4微盘谐振器上，利用局部应变确定性激活回音壁模式体积内的单光子发射体，实现腔介导输出耦合与Purcell增强，为可扩展量子光子电路提供发射体与谐振器独立优化的路径。
2019-06-15 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
Control of single quantum emitters in bio-inspired aperiodic nano-photonic devices
增强芯片上的光-物质相互作用对于研究纳米和量子光学效应以及实现集成器件（例如，用于经典和量子光子学、传感和能量收集应用）至关重要。工程纳米器件能够有效地限制光和控制单个发射体的自发发射动力学，这对于腔量子电动力学实验以及经典和量子光源的发展至关重要。在这里，我们报告的演示增强光物质相互作用和珀塞尔效应的芯片上，基于生物启发的非周期性设备制造的氮化硅和砷化镓。内部光源，即氮化硅和砷化铟单量子点中的光学活性缺陷中心，用于通过显微光致发光光谱成像和表征由具有Vogel螺旋几何形状的光子膜限定的各个光学模式。通过研究测量的光学共振的统计数据，与严格的多重散射理论合作，我们观察到对数正态分布，并报告品质因数值高达2201+/-443。在此基础上，我们进一步研究了单个半导体量子点与受限光模的耦合。我们的研究结果表明，腔量子电动力学效应提供强有力的修改的自发发射衰减的单光跃迁：我们显示控制的衰减寿命的单发射器的动态范围达到20。我们的研究结果提高了对发光Vogel螺旋系统的基本物理特性的理解，显示了它们在量子光子器件中的应用，并为进一步开发经典和量子有源器件奠定了基础。
2020-01-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Highly-efficient spintronic terahertz emitter enabled by metal-dielectric photonic crystal
自旋太赫兹（SpintronicTHz，THz）辐射源与商用THz辐射源相比，具有频谱宽、成本低、使用灵活等优点，近年来引起了人们的极大兴趣。在过去的几年中，人们在优化材料成分和结构几何方面进行了努力，并且转换效率已经接近ZnTe晶体。当前设计的缺点之一是相当有限的激光吸收-超过50%的能量被浪费，因此转换效率受到限制。在这里，我们从理论上提出并实验证明了一种新的设备，充分利用激光强度和显着提高转换效率。该器件由金属-介质光子晶体结构组成，利用多个散射波之间的干涉，同时抑制激光的反射和透射，并对激光场分布进行整形。实验检测到的激光吸收和太赫兹产生显示与理论计算一一对应。我们实现了最强的太赫兹脉冲发射，提出了1.7倍的改进相比，目前设计的自旋电子发射器。该工作从光学角度为提高自旋电子太赫兹辐射器的性能开辟了一条新的途径。
2018-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Emitter-Optomechanical Interaction in Ultra-High-Q hBN Nanocavities
将量子发射体集成到同时耦合到光子和机械模式的纳米腔中对于在腔QED系统中连接电子自旋、光子和声子是至关重要的。在这里，我们研究了带电硼空位$V_B^-$，超高Q（$\sim10^5$）腔光子模和局域声子模之间的相互作用。一个显着的不对称性观察到在发射光谱的腔与Q-因子高于阈值为10 $^4$。对于没有$V_B^-$中心的腔，没有观察到类似的不对称性。为了解释我们的研究结果，我们用基于$V_B^-$中心的声子诱导光-物质耦合来模拟系统，并与通常发射体的Jaynes-Cummings模型进行比较。我们的研究结果表明，多体相互作用出现在$V_B^-$中心的光-物质耦合，说明它是声子诱导的，而不是由声子模式的热布居。不同光子（$V_B^-$发射，腔光子）和声子（$V_B^-$声子，腔机械）模式之间的这种发射极-光机械相互作用提供了一种新的系统，用于在凝聚态物质中界面连接自旋缺陷、光子和声子。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall
Narrowband quantum emitters over large spectral range with Fourier-limited linewidth in hexagonal boron nitride
层状六方氮化硼（hBN）中的单缺陷中心是量子光学和纳米光子学应用中有希望的单光子源。然而，直到今天，光谱不稳定性阻碍了许多应用。在这里，我们进行共振激发测量和观察傅里叶变换限制（FL）线宽下降到$\approx 50$ MHz。我们研究了hBN中600多个量子发射体（QE）的光学性质。量子阱具有窄的零声子线（ZPL），分布在580 nm ~ 800 nm的光谱范围内，并具有高偏振对比度的类偶极发射。发射频率可以分为四个主要区域，表明不同的家庭或晶体结构的QE，在符合从头计算。最后，发射器能够承受转移到外部光子平台-即银镜，这使得它们与光学谐振器等光子器件兼容，并为量子光子学应用铺平了道路，包括量子通信和量子中继器。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Fast generation of entangled photon pairs from a single quantum dot embedded in a photonic crystal cavity
我们提出了一个方案，从一个单一的量子点耦合到一个平面光子晶体，支持两个正交偏振腔模式的纠缠光子的快速产生。我们讨论了双激子到激子和激子到基态跃迁通过腔模耦合时纠缠光子的“同代”和"跨代“。在交叉产生中，光子纠缠通过光子之间的时间延迟恢复。双光子的并发，这是一个衡量纠缠，是大于0.7和0.8使用实验可实现的参数在跨代和代内，分别。我们还表明，在这两种情况下，纠缠可以蒸馏使用一个简单的光谱滤波器。
2009-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Single photon emitters with polarization and orbital angular momentum locking in monolayer semiconductors
本研究提出在单层过渡金属二硫属化物中，通过应变场约束激子，实现谷-轨道角动量纠缠，并利用其发射偏振-轨道角动量锁定或纠缠的单光子，具有高集成度和可调性，适用于量子信息应用。
2023-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
