Direct Nano-Imaging of Light-Matter Interactions in Nanoscale Excitonic Emitters
本文利用近场纳米光谱研究Au衬底上CdSe/CdxZnS1-xS纳米片的激子与间隙等离激元强耦合及表面等离激元定向传播，并通过介电环境调控实现光场限制与面内发射的工程设计。
2022-08-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Nanoscale sensing based on nitrogen vacancy centersin single crystal diamond and nanodiamonds:achievements and challenges
在仪器、材料和理论描述的共同发展的推动下，固体中量子发射体的传感和成像能力在过去二十年中显著提高。固体中的量子发射体，其性质类似于原子和离子，提供了另一种方法来探测自然和人工纳米系统，具有最小的干扰和最终的空间分辨率。在这些新兴的量子发射体中，金刚石中的氮空位色心是一个突出的例子，因为它在室温下具有固有的性质（高发光、光稳定、生物相容、高相干自旋态）。本文综述了纳米金刚石和单晶金刚石中NV中心在传感和成像方面的最新进展和成就。我们还强调了不同类型钻石的普遍挑战和材料方面，并概述了使用颜色中心作为传感器时要考虑的主要参数。作为一种新型的传感资源，我们突出的NV centersas发光电偶极子和它们的耦合到其他纳米级偶极子，如石墨烯的属性。
2019-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tailoring Light-Matter Interaction with a Nanoscale Plasmon Resonator
我们提出并证明了一种新的方法，实现强大的光与物质的相互作用与量子发射器。我们的方法利用等离子体共振器组成的无缺陷，高度结晶的银纳米线包围图案化的介质分布布拉格反射器（DBR）。这些谐振器具有比衍射极限低两个数量级的有效模体积（Veff）和接近100的品质因数（Q），使得能够在腔谐振处将自发发射率提高超过75倍。我们还表明，这些谐振器可以用来转换一个宽带量子发射器的窄带单光子源的颜色选择性发射增强。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Scattering of massless particles in one-dimensional chiral channel
我们提出了一个一般的形式描述的传播任意多粒子波包在一维多模手征通道耦合到一个系综的发射器分布在任意位置。该形式主义是基于一个直接的和精确的多粒子散射矩阵的图解系列的remmation。它是补充贝特Anglands和基于运动方程的方法，它揭示了一个简单而透明的散射态结构。特别是，我们演示了这种形式主义如何在各种例子中工作，包括散射的一个和两个光子的状态关闭两个和三个级别的发射器，关闭一个阵列的发射器以及相干光的散射。我们认为，这种形式主义可以建设性地用于研究散射的任意初始光子态的发射器与任意程度的复杂性。
2012-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microsphere-assisted generation of localized optical emitters in 2D hexagonal boron nitride
提出微球辅助飞秒激光在六方氮化硼中局域生成晶体缺陷的方法，通过光子纳米喷流和回音壁模式将发射区缩小5倍、荧光收集效率提升约10倍。
2024-10-17 cond-mat.mes-hall
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
Optical study of lithographically defined, subwavelength plasmonic wires and their coupling to embedded quantum emitters
我们提出了一个光学调查的表面等离子体激元传播沿纳米金线，光刻限定在GaAs衬底上。一个两轴共聚焦显微镜被用来执行空间和偏振分辨测量，以确认引导表面等离子体激元的长度范围从$5-20 μm$沿纳米线的横向尺寸只有$\approx 100 nm$。有限差分时域模拟用于证实我们的实验观察，并强调潜在的近端量子点发射器耦合到传播等离子体激元模式在这样的极端亚波长设备。我们的研究结果是基于半导体的集成等离子体和有源量子等离子体纳米系统，合并量子发射器与纳米等离子体元件的发展具有很强的相关性。
2014-01-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electro-mechanical control of an optical emitter using graphene
在纳米尺度上对光的主动原位控制仍然是现代物理学特别是纳米光子学中的挑战。一种有前途的方法是利用纳米机电系统（NEMS）的技术成熟度，并将其与片上光学相结合。然而，在缩小这种集成器件的尺寸时，NEMS与光场的耦合变得具有挑战性。尽管最近在纳米光机械耦合方面取得了进展，但到目前为止，还没有用片上NEMS实现纳米级的光场的主动控制。在这里，我们展示了一种新型的混合系统，它由一个片上石墨烯NEMS悬浮在氮空位中心（NVC）上方几十纳米处组成，这些氮空位中心是嵌入纳米金刚石中的稳定单光子发射器。由NVC发射的光子的机电控制由石墨烯NEMS位置的静电调谐提供，其被转换为NVC发射强度的调制。石墨烯位移和NVC发射之间的光机械耦合是基于近场偶极-偶极相互作用。这种类型的光机械耦合在较小的距离下会强烈增加，使其适用于纳米尺寸的设备。这些成就为芯片上单发射极阵列的选择性控制、单个纳米物体的光谱学、集成光机械信息处理和量子光机械学带来了希望。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall
Dissipative Topological Phase Transition with Strong System-Environment Coupling
研究拓扑物质的一个主要动机是保护拓扑序不受其环境的影响。在这项工作中，我们研究了耦合到电磁环境的拓扑发射器阵列。光子-发射极耦合在发射极之间产生非局域相互作用。使用周期性边界条件的所有范围内的环境引起的相互作用，固有的手征对称性的发射器阵列被保存。这种手征对称性保护了哈密顿量，并在林德布拉德算子中引入了宇称。拓扑相变发生在与发射极阵列的能谱宽度相关的临界光子-发射极耦合处。有趣的是，临界点非平凡地改变边缘状态的耗散率，产生耗散拓扑相变。在受保护的拓扑阶段，边缘态由于弱的光子-发射极耦合而遭受环境诱导的耗散。然而，强耦合导致强大的无耗散的边缘状态，在发射极间距的窗口。我们的工作显示了利用电磁环境操纵拓扑量子物质的潜力。
2021-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient excitation transfer in an LH2-inspired nanoscale stacked ring geometry
受生物LH2复合物寡聚几何结构启发，研究人员提出由二能级原子构成的400 nm直径3D亚波长同心堆叠环结构，通过量子光学开放系统主方程方法证明其可实现层间高效激发转移，为仿生光-物质平台设计提供前景。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Chiral quantum optics in the bulk of photonic quantum Hall systems
本研究探讨合成磁场与正交电场所作用的二维光子晶格体区的光物质相互作用，发现手性波导模式，确定临界耦合条件实现光子无控重吸收，并推广至任意面内合成势以构建可重构量子发射体网络。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Imaging strain-localized exciton states in nanoscale bubbles in monolayer WSe2 at room temperature
在单层过渡金属二硫属化物中，量子发射体与局部应变相关联，所述局部应变可以确定性地应用于创建单光子源的设计者纳米阵列。尽管压倒性的经验与局部应变，应变，激子，缺陷和局部晶体结构，引起这些量子发射器之间的纳米级相互作用知之甚少。在这里，我们结合室温纳米光学成像和光谱学的激子在单层WSe 2的局部应变的纳米气泡与原子结构模型，以阐明如何应变诱导纳米级的限制电位，引起高度本地化的激子状态在2D半导体。在低缺陷单层的纳米气泡的纳米光学成像揭示局部激子的长度尺度约为10 nm的多个站点沿周边的个别纳米气泡，这是在形成鲜明对比的连续模型的预测应变。这些结果与理论约束电位，原子地从现有的纳米气泡测量的形貌。我们的研究结果提供了一种实验和理论的洞察力如何应变诱导的限制-没有晶体缺陷-可以有效地本地化激子的长度尺度与激子的大小相称，提供关键的纳米尺度的量子发射体现象在单层WSe 2的结构特性信息。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality of nanophotonic waveguide with embedded quantum emitter for unidirectional spin transfer
可扩展的量子技术需要在存储量子信息的物质量子比特和在集成电路和波导中携带信息的光子量子比特之间进行忠实的转换。我们证明了在纳米光子波导中产生的电磁场手性导致从嵌入的量子点量子发射器的单向发射，从而在平面内传输物质量子比特（自旋）信息。尽管波导的几何形状和材料是非手性的，但手性行为仍然发生。利用量子点配准技术，我们实现了量子发射器确定性地定位在一个手征点上，并通过设计实现了自旋路径转换。我们测量并比较了单模纳米束和光子晶体波导中的现象。前者是更宽容的点的位置，表现出高达95 +/- 5%的实验自旋路径读出，并有可能作为未来的自旋逻辑和网络实现的基础。
2015-06-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modelling spatio-temporal dynamics of chiral coupling of quantum emitters to light fields in nanophotonic structures
放置在纳米光子结构中的量子发射器可以导致非互易现象，如手性光激发。在这里，我们提出了一个理论模型来耦合的圆极化发射器描述的密度矩阵形式主义的电磁场内的时域有限差分（FDTD）模拟。特别是，我们讨论了如何实现复杂的电场的模拟，利用旋转波近似。通过将我们的模型应用于介质波导中的量子发射器和光环行器，我们展示了量子系统的激发如何依赖于它的位置和偏振。反过来，反向耦合可以导致强烈的非对称光激发。我们的框架和结果将有助于更好地理解包含量子发射器的纳米光子结构中光场的时空动力学。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Dressed states of a quantum emitter strongly coupled to a metal nanoparticle
混合分子-等离子体纳米结构已经证明了它们在纳米尺度上的表面增强光谱学、传感或量子控制方面的潜力。在这项工作中，我们研究了强耦合制度，并明确描述了金属纳米粒子的局域等离子体激元和量子发射体的激发态之间的杂化，提供了一个简单而准确的理解的能量交换完全类比腔量子电动力学处理和修饰原子图片。近场发射和远场辐射进行了讨论，揭示了丰富的光学纳米晶体。
2017-07-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single-Emitter Spectra from an Ensemble
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Samsung Advanced Institute of Technology, Samsung Electronics（三星先进技术研究所，三星电子）
SPICEE是一种通过光谱过滤技术从集体样品中恢复单粒子发射线形的高通量工具，用于准确表征纳米尺度系统的单发射体特性。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Oscillating chiral currents in nanotubes: a route to nanoscale magnetic test tubes
为了优化碳纳米管（CNT）风车的设计，并最大限度地提高手性电流产生的内部磁场，我们提出了分析结果的电子通量通过手性碳纳米管的群速度分量。手性电流表现出丰富的行为，甚至可以改变符号和振荡的电子的能量增加。我们发现，电子的横向速度和相关的角动量是一个最大的非金属碳纳米管的手征角为18 $^o$。因此，这种CNT是CNT风车的最佳选择，并且对于给定的纵向电流也产生最大的内部磁场。对于$10^{-4}$安培量级的纵向电流，这个场可以是$10^{-1}$特斯拉量级，这足以产生有趣的自旋电子效应和对自感的显著贡献。
2008-09-24 cond-mat.mes-hall
Nanoscale fluorescence lifetime imaging with a single diamond NV center
固态量子发射体，例如人工工程量子点或固体中天然存在的缺陷，正在被研究用于从量子信息科学和光电子学到生物医学成像的应用。最近，这些相同的系统也从纳米计量学的角度进行了研究。在这封信中，我们研究的近场光学性质的金刚石晶体托管一个单一的氮空位中心。我们发现氮空位中心是周围电磁模式结构的灵敏探针。我们利用这种敏感性，以证明纳米级荧光寿命成像显微镜（FLIM）与一个单一的氮空位中心成像的光学天线的局部态密度。
2013-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
Probing the local density of states in three dimensions with a scanning single quantum emitter
它们的内在性质使单量子系统成为量子增强传感和显微镜的理想工具。作为额外的益处，它们的尺寸通常在原子尺度上，这使得能够以非常高的空间分辨率进行感测。在这里，我们报告利用一个单一的氮空位中心纳米金刚石进行三维扫描探针荧光寿命成像显微镜。通过测量单个发光体寿命的变化，获得了纳米尺度上的局域光态密度信息。这种收集光态局部密度信息的技术对于理解基本量子光学过程以及新型光子和等离子体器件的工程设计都很重要。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Narrow Line Width Quantum Emitters in an Electron-Beam-Shaped Polymer
窄线宽固态单光子源在许多前沿量子技术中发挥着重要作用。在迄今为止研究的各种SPS中，有机晶体中的单个荧光分子在低温下具有寿命有限的光学共振，作为明亮的光稳定SPS脱颖而出。此外，最近的结果表明，光稳定性和窄线宽仍然可以从纳米晶环境中的单分子中观察到，这为它们与光子电路的集成铺平了道路。聚合物为嵌入纳米晶体提供了一种兼容的基质，并为在芯片上制造纳米光子结构提供了一种通用而低成本的方法，该结构可以引导光并增强与纳米级发射器的耦合。在这里，我们提出了一个确定性的纳米结构技术的基础上，电子束光刻成型聚合物与嵌入的单分子。我们的方法提供了一种直接的手段，结构化的纳米级环境的窄线宽发射器，同时保持其发射特性。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall physics.app-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
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
Hybrid terahertz emitter for pulse shaping and chirality control
针对太赫兹应用因需外部调制器而受限的问题，本文提出集成自旋电子发射器与半导体光电导天线PCA的混合太赫兹源，通过双波长激发和参数调控实现无外部组件的脉冲整形与手性控制，为工程化太赫兹辐射提供平台。
2024-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Planar chiral nanoantenna for excitation-chirality-controlled hot spot modulation and emitter-coupled circularly polarized emission
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Abbe Center of Photonics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学阿贝光学中心）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Academia Sinica（中央研究院）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）
本文提出平面手性等离激元纳米天线，通过激发光手性控制纳米间隙热点，实现近场调制与量子发射器耦合产生圆偏振发射，为纳米级圆偏振单光子源提供新途径。
2026-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Radiative enhancement of single quantum emitters in WSe2 monolayers using site-controlled metallic nano-pillars
等离子体纳米结构提供了一种有效的方法来控制和增强量子发射器的辐射特性。将这些结构耦合到低维材料中的单个缺陷提供了一个特别有前途的材料平台来研究发射体-等离子体相互作用，因为这些发射体没有嵌入周围的电介质中。因此，它们可以接近纳米级距离的近场等离子体激元模式，从而可能实现强的光-物质相互作用。然而，这种耦合需要发射器与结构的等离子体激元模式的精确对准，这在位点控制结构中特别难以实现。我们提出了一种在二维二硒化钨（WSe 2）中产生量子发射体的技术，该技术耦合到位置控制的等离子体纳米柱。等离子体纳米柱在二维材料中诱导应变，这在等离子体模式的高场区域附近产生量子发射体。纳米柱模式的电场接近于平行于二维材料，并且因此处于正确的取向以耦合到量子发射器。发射体和等离子体激元模式之间的相互作用导致增强的自发发射和增加的亮度。这种方法可以实现用于量子通信和光学量子计算中的应用的亮位点控制的非经典光源。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Electrical control of lifetime-limited quantum emitters using 2D materials
固态量子发射体作为集成单光子源和光学纳米探针是量子纳米光子学的重要组成部分。将这种发射器与有源纳米光子元件集成是期望的，以便获得对它们的光学性质的有效控制，但是通常会降低发射器本身的光稳定性。在这里，我们展示了一个可调的混合器件，集成了寿命有限的单发射器（线宽：40 MHz）和2D材料在亚波长分离，而不会降低发射性能。我们的器件具有纳米级尺寸，可实现超宽带调谐（调谐范围大于400 GHz）和发射能量的快速调制（频率：100 MHz），这使其成为一种集成的超紧凑可调谐SPS。相反，这提供了一种使用单个发射器作为纳米探针来光学感测2D材料特性的新方法。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Integration of Quantum Emitters with Lithium Niobate Photonics
量子发射器与集成光子学的集成实现了量子模拟器、计算机和网络的光子实现所必需的复杂量子光子电路。薄膜三酸锂是量子光子学的理想材料衬底，因为它可以将光紧紧地限制在小波导中，并且具有很强的电光效应，可以在低功率和高速度下开关和调制单光子。然而，锂离子电池缺乏有效的单光子发射器，这对于可扩展的量子光子电路至关重要。我们展示了单光子发射器与锂离子酸盐光子芯片的确定性耦合。发射器由嵌入在InP纳米束中的InAs量子点组成，我们使用拾取和放置方法将其转移到具有纳米级精度的锂酸盐波导。绝热锥形将发射到纳米束中的单光子高效地传输到锂离子酸盐波导。我们验证单光子性质的发射使用光子相关测量与片上分束器进行。我们的研究结果表明，快速，可重构的量子光子电路的量子信息处理的重要一步。
2018-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum networks with chiral light--matter interaction in waveguides
我们提出了一个可扩展的量子网络架构的基础上，一个简单的片上光子电路，执行损失容忍两个量子比特的测量。该电路由两个量子发射器定位在一个芯片上的马赫-曾德尔干涉仪组成的手性光-物质界面的波导的武器。高效的手性光-物质相互作用允许发射器在单个芯片内执行高保真的节点内两量子比特奇偶校验测量，并发射光子以产生节点间纠缠，而无需重新配置。我们表明，通过将多个这种电路连接到一个量子网络中，可以使用最先进的量子点系统中可实现的预示性的双量子位门并行性${\cal F} \sim 0.998$进行通用量子计算。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Testbeds for Transition Metal Dichalcogenide Photonics: Efficacy of Light Emission Enhancement in Monomer vs. Dimer Nanoscale Antennae
单层过渡金属二硫属化物是非常适合用于光子学的材料，因为它们结合了良好定义的可调谐直接带隙和没有悬挂键的自钝化表面。然而，这些2D材料的原子厚度导致低的光吸收，限制了可实现的光致发光强度。原则上，这种发射可以通过纳米级天线增强，从而导致：增大的吸收截面，增强泵效率，b.主要通过将天线光模体积减小到衍射极限之外，经由Purcell因子加速内部发射速率，以及c.发射极偶极子与自由空间波长的改进的阻抗匹配。等离子体二聚体天线显示数量级的热点领域的增强时，发射器正好位于midgap。然而，2D材料不能生长或容易地转移以驻留在金属二聚体腔的中间间隙中。此外，需要在腔和发射材料之间的间隔层以避免非辐射复合通道。使用计算和实验方法，在这项工作中，我们表明，从一个2D发射器-单体天线腔系统的发射增强的竞争对手，在大大减少光刻工作的二聚体。我们合理化这一发现表明，在二聚体天线的发射增强并不具体源于二聚体腔的间隙，但平均效果源于有效的腔截面下，每个光学腔的发射2D膜位于。特别是，我们测试了不同的二聚体和单体天线的几何形状的阵列，并观察到一个代表性的3倍更高的发射单体和二聚体空腔相比，化学气相沉积合成的WS 2薄片的固有发射。
2017-02-26 cond-mat.mes-hall
Chiral Light Emission from a Sphere Revealed by Nanoscale Relative Phase Mapping
本研究通过电子束激发硅纳米球，利用消除偶极简并和电磁模式干涉两种策略产生全向圆偏振光，并用四维阴极发光法验证，为手性光源提供了新平台。
2021-03-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Beaming light from a quantum emitter with a planar optical antenna
光与量子发射体的有效相互作用对于纳米和量子光子学中的大多数应用（例如传感或量子信息处理）是至关重要的。有效的激发和光子提取对于单个原子或分子发出的微弱信号尤为重要。最近的工作已经引入了新的收集策略，这表明，大的效率可以通过平面介电天线结合高数值孔径物镜或光学纳米结构，光束发射到一个狭窄的角分布。然而，第一种方法需要使用精细的收集光学器件，而后者是基于量子发射器在复杂的纳米级架构附近的精确定位;因此，需要复杂的制造和实验能力。在这里，我们提出了一个理论和实验演示的平面光学天线，光束发射的光由一个单一的分子，这导致在小角度的收集效率提高，而没有严格的要求发射器的位置。所提出的器件具有宽带性能和光谱可扩展性，它是简单的制造，因此适用于广泛的量子发射器。我们的设计发现在光谱学，量子光学和传感的直接应用。
2017-01-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
On-chip excitation of single germanium-vacancies in nanodiamonds embedded in plasmonic waveguides
量子发射器在纳米级等离子体电路中的单片集成需要能够将光限制在远低于衍射极限的低损耗等离子体配置。我们展示了在芯片上远程激发纳米金刚石嵌入单量子发射器的等离子体模式的电介质脊顶部胶体银晶体。纳米金刚石被生产为包含单个锗空位（GeV）中心，提供适用于高度集成电路的明亮、光谱窄且稳定的单光子源。使用电子束光刻与氢硅倍半氧烷（HSQ）抗蚀剂，介电负载的表面等离子体激元波导（DLSPPWs）制造的单晶银板，以便包含那些被发现具有适当的单GeV中心的旋转铸造的纳米金刚石。低损耗等离子体配置使得532 nm泵浦激光能够在DLSPPW中在芯片上传播，并到达嵌入式纳米金刚石，其中包含单个GeV中心。远程GeV发射极由此被激发并耦合到空间受限的DLSPPW模式，由于约6倍的Purcell增强，约56%的耦合效率和约33 μm的传输长度，具有出色的品质因数180，揭示了我们的方法在芯片上实现纳米级功能量子器件的潜力。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonradiative emission and absorption rates of quantum emitters embedded in metallic systems: microscopic description and their determination from electronic transport
研究了低温下嵌入金属中的二能级量子发射体的非辐射发射和吸收速率。我们得到的表达式为两个非辐射跃迁率，并确定一个独特的，实验上可访问的方式来获得非辐射衰变率通过电子传输在主机金属系统。我们的研究结果不仅提供了金属中非辐射衰变通道的微观描述，而且还允许人们识别和区分它们与其他衰变通道，这对于理解和控制纳米级的光-物质相互作用至关重要。
2018-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Steady-state Phase Diagram of a Weakly Driven Chiral-coupled Atomic Chain
手性耦合的原子链的两个能级的量子发射器允许强的共振偶极-偶极相互作用，这使得显着的集体之间的耦合每隔发射器。我们数值计算得到了弱激发下该体系的稳态相图，确定了相互作用驱动的晶级态、边或空穴激发态以及手征流的二分法。我们区分这些阶段的参与率和结构因素，并找到两个临界点，涉及到系统的无消相干次辐射部门。我们进一步研究运输的激发和出现的晶体订单下的空间变化的激发失谐，并提出非遍历蝴蝶状系统动力学的阶段中的扩展孔激发与签名的持续次谐波振荡。我们的研究结果表明，相互作用诱导的手征耦合的物质的量子相位，并为非互易量子光学系统中的多体状态的模拟铺平了道路。
2019-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Ultrashort Carbon Nanotubes with Luminescent Color Centers are Bright NIR-II Nano-Emitters
本文报道长度远小于100 nm的色心功能化超短碳纳米管在NIR-II窗口具有惊人亮度，单管量子产率可达20%，并展示了其在厚脑组织中的高分辨率三维纳米成像应用。
2025-05-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Room temperature single photon emission from oxidized tungsten disulphide multilayers
二维系统提供了一个独特的平台来研究光物质在纳米尺度上的相互作用。在这项工作中，我们报告了强大的量子发射器制造的热氧化的二硫化钨多层膜。发射器在室温下显示出稳健的、光学稳定的、线性偏振的发光，可以使用三能级系统来建模，并且表现出适度的聚束。总的来说，我们的研究结果为理解二维材料中的缺陷形成和量子发射体激活提供了重要的见解。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Plasmon-emitter interaction using integrated ring grating-nanoantenna structures
克服衍射极限以实现高光学分辨率是等离子体、纳米光学和纳米光子学领域的主要挑战之一。在这项工作中，我们介绍了新的等离子体结构的纳米天线（纳米棱镜，单蝴蝶结纳米天线和双蝴蝶结纳米天线）集成在环形衍射光栅的中心。振荡表面等离子体激元（SPPs）由环形光栅产生，并与纳米天线处的局部表面等离子体激元（LSP）耦合，激发放置在其间隙中的发射器。SPP广泛用于光波导，但由于其弱空间限制而提供低分辨率。但是，LSP提供了优异的亚波长限制，但是引起大的损耗。在我们的结构中观察到的SPP-LSP耦合现象允许在纳米级实现更精确的聚焦，导致发射器的荧光发射增加。FDTD模拟以及实验制造和光学特性的结果，研究染料分子和我们的集成等离子体激元结构的合奏之间的等离子体激元发射耦合。通过比较，突出了每种结构对分子的光致发光和辐射衰减增强的重要性。
2018-09-04 cond-mat.mes-hall
Enhanced Polarizability and Tunable Diamagnetic Shifts from Charged Localized Emitters in WSe2 on a Relaxor Ferroelectric
本文研究了单层WSe2中带电局域发射体与弛豫铁电衬底的电荷增强耦合，观测到高达10^10的极化率增强因子，并展示了约0.05%应变变化下可调的抗磁位移和g因子，为量子传感与量子技术提供了新途径。
2024-12-28 cond-mat.mes-hall
Photon bunching in cathodoluminescence induced by indirect electron excitation
高能电子束对激子或色心系综的脉冲激发导致在由这些发射体产生的阴极发光的二阶关联函数中观察到光子聚束。阴极发光显微镜中的光子聚束可用于解析纳米材料的激发态动力学和激发与发射效率，并且可用于探测发射体与纳米光子腔之间的相互作用。在这里，我们报告了间接电子相互作用（间接电子激发诱导$g^{2}(0)$值接近$10^4$）引起的测量聚束的实质性变化。这一结果是至关重要的解释$g^{2}(τ)$在阴极射线发光显微镜，更重要的是，它提供了一个基础的纳米级表征光束敏感材料的光学性能。
2023-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Super-resolution Control of Individual Two-dimensional Quantum Emitters
University of Geneva（日内瓦大学）；National Institute for Materials Science（国立材料研究所）
该研究结合低温光谱学与扫描探针显微镜，利用AFM实现WSe₂/MoSe₂双层中量子发射器的超分辨定位与单个电荷态控制，为研究FCI中的分数化和任意子动力学提供了多点电荷传感平台。
2026-09-22 cond-mat.mes-hall
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
Enhancing Photon Correlations through Plasmonic Strong Coupling
在量子光的纳米级源的设计和实现上有越来越多的科学和技术兴趣。在这里，我们研究了低相干泵浦下从等离子体纳米腔耦合到介观发射体系综的散射光的量子统计。我们提出了一个分析描述的强度相关发生在这些系统中，并揭示了指纹的等离子激元激子极化激元。我们的研究结果表明，等离子体腔能够保留和增强激子的非线性，即使当发射器的数量很大。这使得等离子体激元强耦合成为产生超越单发射极水平的非经典光的有前途的途径。
2017-10-06 cond-mat.mes-hall
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
Moiré excitons: from programmable quantum emitter arrays to spin-orbit coupled artificial lattices
高度均匀和有序的纳米点阵列对于高性能量子光电子学（包括新型半导体激光器和单光子发射器）以及用于合成相互作用准粒子的人工晶格以实现量子信息处理和多体物理模拟是至关重要的。二维半导体的范德华异质结构自然具有有序的纳米尺度景观，即横向调制电子和地形结构的莫尔图案。在这里，我们发现这些莫尔效应实现了长寿命层间激子的纳米点限制的超结构，这些激子可以从量子发射体的完美阵列电调谐或应变调谐到具有巨大自旋轨道耦合（SOC）的激子超晶格。电场除了可以实现发射波长的大范围调谐外，还可以反转发射阵列的自旋光学选择规则。这种前所未有的控制来自于由莫尔条纹压印在激子波函数上的规范结构，当跳跃将纳米点耦合到超晶格中时，莫尔条纹是SOC的基础。我们发现，云纹主机复杂的跳跃蜂窝超晶格，激子带功能的狄拉克节点和两个Weyl节点，连接的自旋动量锁定拓扑边缘模式。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Near-deterministic activation of room temperature quantum emitters in hexagonal boron nitride
量子科学在计算、密码学和成像方面的应用正在成为下一代关键技术。由于光子的高速传输和特殊的噪声特性，量子光子结构可能会发挥核心作用。然而，一个长期存在的障碍是实现鲁棒的，设备兼容的单光子源，可以按需激活和控制。在这里，我们使用应变工程在二维六方氮化硼（hBN）中创建大型量子发射器阵列。这种范德华材料固有的大能隙使发射体在室温下稳定在由衬底引起的薄片变形限定的纳米级区域内。结合分析和数值模拟，我们表明，发射极激活的结果可能是载流子捕获的变形势阱本地化的点附近的hBN薄片达到最高的曲率。因此，这些发现暗示了在环境条件下通过应变和外部静电势的组合控制来操纵单光子源的新机会。
2017-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coulomb-coupled quantum-dot thermal transistors
建立了一种量子点热晶体管，它由三个库仑耦合量子点通过隧道接触耦合到各自的电子库组成。通过集电极和发射极的热流可以由基极的温度控制。研究发现，基极热流的微小变化可以引起集电极和发射极热流的较大变化。通过优化集电极和发射极之间的库仑相互作用或降低基极处的能量依赖隧穿率，可以获得巨大的放大因子。所提出的量子点热晶体管可能在纳米级的低温固态热电路中开辟潜在的应用。
2017-12-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Single photon emission and detection at the nanoscale utilizing semiconductor nanowires
我们报告了最近的进展，对芯片上的单光子发射和检测在近红外利用半导体纳米线。我们的单光子发射器是基于一个单一的InAsP量子点嵌入在一个pn结定义沿生长轴的InP纳米线。在正向偏压下，通过电子和空穴的电注入从单个量子点发射光。量子点发射的光学质量被示出为当通过InP的小的本征部分包围量子点材料时改善。最后，我们报告了一个单一的硅纳米线雪崩光电二极管组成的p型掺杂，本征和n型掺杂的部分，在超过1000大的倍增因子。从单个Si纳米线获得的大的倍增因子开辟了在纳米尺度上检测单个光子的可能性。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nematic twist-bend phase with nanoscale modulation of molecular orientation
一种物质的状态，其中分子显示出长程取向顺序，而没有位置顺序被称为液晶。最著名和最广泛使用的（例如，在现代显示器中）是单轴取向，棒状分子沿着一个轴排列，称为指向矢。当分子是手性分子时，指向矢在空间中扭曲，画出一个直角螺旋面并保持垂直于螺旋轴;这种结构被称为手性螺旋。在这项工作中，使用透射电子显微镜和光学显微镜，我们实验证明了一个新的非手性分子，其中董事如下倾斜的螺旋面，保持恒定的倾斜角与螺旋轴，经历扭曲和弯曲形成的一个新的双有序。倾斜螺旋面具有纳米级的节距。新的扭曲弯曲的螺旋面代表了单轴螺旋面（没有倾斜）和手性螺旋面（有直角倾斜的螺旋面）之间的结构联系。
2013-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Position-dependent chiral coupling between single quantum dots and cross waveguides
具有量子发射体的光子纳米结构之间的手性光-物质相互作用在实现用于量子信息处理的自旋-光子接口方面显示出巨大的潜力。量子发射体的位置相关自旋动量锁定对于这些手性耦合纳米结构是重要的。在这里，我们报告的量子点（QD）和交叉波导之间的位置相关的手征耦合的数值和实验。选择分布在截面不同位置的四个量子点来表征器件的手征性质。在单个波导中以及在两个波导中同时实现定向发射。此外，量子点的位置可以通过四个输出的手性对比来确定。因此，通过合理的放置量子点，交叉波导既可以作为单向波导，又可以作为圆偏振分束器，在单光子水平的复杂量子光网络的自旋-路径编码中具有潜在的应用价值.
2021-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Real-Time Time-Dependent Density Functional Theory Implementation of Electronic Circular Dichroism Applied to Nanoscale Metal-Organic Clusters
电子圆二色谱（ECD）是一种在分子水平上研究手性性质的有效光谱方法。通常使用的线性响应时间依赖密度泛函理论（LR-TDDFT）框架的ECD计算对于大型系统来说可能是非常昂贵的。为了缓解这个问题，我们在这里提出了一个ECD实现的投影仪增强波方法的实时传播TDDFT（RT-TDDFT）框架中的开源GPAW代码。我们的实现支持本地原子基集和实空间有限差分表示的波函数。我们基准我们的实施对现有的LR-TDDFT实施GPAW的小手性分子。然后，我们证明了我们的本地原子基组实施的效率为一个大的混合纳米团簇。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
