Quantum Interference of Tunably Indistinguishable Photons from Remote Organic Molecules
我们证明了双光子干涉使用两个远程单分子作为明亮的固态源不可区分的光子。通过改变一个分子的跃迁频率和光谱宽度，我们调谐和探索光子可调谐性的影响。我们讨论了未来的改进单光子束的亮度，他们的集成芯片上的大量，和我们的实验方案的扩展到遥远的分子的耦合和纠缠。
2009-11-16 quant-ph
Fast recognition of single molecules based on single event photon statistics
由单粒子光子统计确定的Mandel Q参数为荧光检测区分单分子提供了一种新的方法。在这项工作中，通过使用样品荧光的Q参数相比，一个理想的双分子系统具有相同的平均光子数，我们提出了一种新的和快速的方法来识别单分子的单事件光子统计分析的基础上，与常用的两次相关测量。对于单分子测定，给出了光子统计临界值的误差估计。
2007-08-02 quant-ph
The Formation of Photon-Molecules in Nanoscale Waveguides
我们研究了纳米线内光子相互作用系统中光子束缚态的形成。光子通过主要由于辐射压力而沿着波导诱导的振动模式的交换而相互作用。本文用T矩阵近似下的围道格林函数形式处理多体光子问题。T矩阵的复极点是光子分子出现的标志。这种奇异性的分析提供了临界温度，在该温度下，T矩阵近似被打破，光子分子出现。对于强相互作用的慢光子，光子分子波函数的振幅在纳米线内部获得显著的量子非线性相位。光子束缚态可以作为量子逻辑门用于量子信息处理，例如，对于$π$相移，光子分子被示出为用作Z控制门。
2021-12-03 quant-ph
Tunable photon statistics in weakly nonlinear photonic molecules
在最近的研究中[Liew等人，物理修订信函104，183601（2010）; Bamba等人，Phys.Rev.A83，021802（R）（2011）]，由于双光子激发的不同路径之间的相消干涉，当谐振驱动腔模之一时，在由具有弱克尔非线性的两个耦合腔模组成的光子分子中可以获得强光子反聚束。在这里，我们研究了两个腔模相干驱动的非线性光子分子中的光子统计。研究表明，通过调节腔模之间的耦合常数、驱动场之间的强度比和相对相位，可以控制光子的统计特性。具有两个驱动模的光子分子可以用来产生可调谐的单光子源或具有弱克尔非线性的可控光子量子门。
2014-07-11 quant-ph
Strong photon antibunching of symmetric and antisymmetric modes in weakly nonlinear photonic molecules
研究了由两个线性耦合的非线性腔模组成的光子分子中对称模和反对称模的光子统计。计算结果表明，即使在光子分子中的非线性很弱的情况下，对称模和反对称模的光子都能产生强的反聚束效应。强反聚束效应是由双光子激发不同光路之间的相消干涉引起的。此外，我们发现，强光子反聚束在对称和反对称模式的最佳频率失谐是线性依赖于腔模式之间的耦合强度的光子分子。这意味着光子分子可以通过调节弱非线性腔模之间的耦合强度来产生可调谐的单光子源。
2014-08-14 physics.optics quant-ph
Molecules as Sources for Indistinguishable Single Photons
我们报告在两个单独的低温激光扫描显微镜的固态单光子源的触发产生的不可区分的光子。有机荧光分子被用作发射体，并通过高分辨率激光光谱进行了研究。对单个分子的连续波光子相关测量证明了单量子系统的隔离。通过使用频率选择性脉冲激发的分子和有效的光谱过滤其发射，我们产生触发傅里叶限制的单光子。在进一步的步骤中，施加局部电场以通过斯塔克效应匹配两种不同分子的发射波长。全同单光子是实现各种量子信息处理方案所必需的。这里提出的固态方法为在单个芯片上集成多个单光子亮源铺平了道路。
2008-10-23 quant-ph
Detecting two photons with one molecule
我们将输入-输出理论应用于量子脉冲[AH Kiilerich，K Mølmer，Phys. Rev. Lett. { \bf 123}，123604（2019）]的一种新型双光子探测器模型，该探测器由一个分子组成，可以探测两个按时间顺序到达的光子。基本过程与通常的双光子吸收过程不同，在通常的双光子吸收过程中，两个光子同时到达，并且频率加起来等于共振频率，在一个量子跳跃中被单个分子吸收。我们的检测器模型包括一个哈密顿描述的放大过程中所需的转换在单个分子的微观变化到宏观信号。
2021-09-24 quant-ph
Indistinguishable near infra-red single photons from an individual organic molecule
通过使用单个有机分子的零声子线发射，我们实现了在近红外中不可区分的单光子源。利用Hong-Ou-Mandel干涉实验获得了2K时大于50%的双光子合并几率。研究了温度相关的退相过程对双光子干涉衬度的贡献。我们表明，分子提供了几乎理想的不可分辨的单光子在最低温度时，退相几乎是寿命有限的。该光源用于产生后选择偏振纠缠光子对，作为量子信息应用的实验平台。
2010-11-29 quant-ph
Two-photon absorption of time-frequency-entangled photon pairs by molecules: the roles of photon-number correlations and spectral correlations
虽然双光子吸收（TPA）和其他形式的分子与孤立的时间-频率纠缠光子对（EPP）的非线性相互作用已被预测显示出各种迷人的效果，它们在实际量子增强分子光谱学中的潜在用途需要仔细检查。本文从光子数相关和光谱相关两个方面对量子增强TPA进行了详细的理论研究，包括色散的有害影响。虽然自发参量下转换产生的EPP中的这种相关性可以在极低光通量的情况下显著增加TPA速率，但我们发现，对于溶液中的典型分子，这种情况对应于在实践中无法观察到的低TPA事件速率。我们的研究结果支持EPP光谱在原子或其他窄线宽系统中的有用性，同时质疑这种方法对宽带系统（包括溶液中的分子）的有效性。
2020-12-09 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
Coherent Destruction of Photon Emission from a Single Molecule Source
利用非厄米哈密顿方法研究了单分子在激光和射频电场同时驱动下的行为。利用微分方程的重整化群方法，计算了第一个光子发射事件发生的平均等待时间，确定了光子发射被抑制和增强的条件。发现了从类定域行为到离域行为的突然转变。
2004-04-05 quant-ph
Efficient generation of near infra-red single photons from the zero-phonon line of a single molecule
利用单分子的零声子线（ZPL）发射，我们实现了高重复频率的近红外（λ =785 nm）单光子的触发源。Weierstrass固体浸没透镜用于成像单个分子，具有300 nm（~0.4*lambda）的光学分辨率和高收集效率。由于声子引起的跃迁偶极子的退相在液氦温度下消失，因此我们的源对于有效产生单个不可分辨光子是有吸引力的。
2010-11-29 quant-ph
Interaction of Diatomic Molecules with Photon Angular Momentum
研究了双原子分子与具有明确角动量和宇称的光子的相互作用，以确定光子吸收是否能引起具有角动量$ΔJ >1$的态之间的分子转动跃迁。从实验室坐标到原点在原子核质心的坐标的变换用于获得光子与分子的质心、电子和旋转自由度之间的相互作用。对于在转动能级之间跃迁的分子，有一个小参数$ k a \ll 1 $，其中$k$是光子波矢，$a$是分子的大小，它进入$Ej$和$Mj$光子吸收概率。对于具有任意角动量$j \hbar$的电子光子，吸收$E(j+1)$光子的概率除以吸收$Ej$光子的概率，标度为$ (k a)^2 /(2 j+1)^2$。吸收$Mj$光子的概率除以吸收和$Ej$光子的概率，根据相同的因子缩放。
2012-12-27 physics.atom-ph quant-ph
Entanglement transfer from dissociated molecules to photons
介绍并研究了分子离解形成的两个内纠缠碎片的量子态到光子对的可逆转移的概念。该转移是基于腔内受激拉曼绝热通道，它需要一个过程的组合，其原理是很好地建立。
2002-08-01 quant-ph
Indistinguishable Photons from a Single Molecule
本文报道了在迈克耳孙干涉仪输出端利用单分子在$1.4 K$的零声子线发射进行符合计数的实验结果。在连续波激发下，我们观察到没有符合计数作为双光子干涉的指示。这与Hong-Ou-Mandel关联的观测结果相一致，证明了单分子零声子线发射在线性光学量子计算中的适用性。
2005-05-05 quant-ph
Localization control of few-photon states in parity-symmetric photonic molecules under balanced pumping
从理论上研究了受驱动耗散宇称对称光子分子中少光子态的局域化控制问题。我们表明，量子反馈回路可以利用每个腔自发发射的光子的信息，诱导系统中的非对称光子布居，同时保持平衡泵，尊重宇称对称性。为了更好地理解系统的行为，我们将不对称度表征为两个光学腔之间耦合的函数。与直觉预期相反，我们发现，在某些制度的耦合可以提高人口不对称性。我们还表明，这些结果是强大的实验缺陷和限制，如检测效率。
2018-03-06 quant-ph
Two-photon optical shielding of collisions between ultracold polar molecules
针对超冷极性分子短程碰撞损失问题，提出双光子光学屏蔽方法，通过光场调控长程排斥相互作用，避免光子散射加热，适用于包括23Na39K在内的一大类极性双原子分子。
2023-06-27 quant-ph
Two-photon up-conversion affected by inter-molecule correlations near metallic nanostructure
我们研究了一个有效的双光子上转换过程中耦合到一个光学天线的多个分子。在以前的工作[Y。Osaka等人，PRL 112，133601（2014）]中，我们考虑了一维输入-输出理论内的单个分子中的双光子上转换过程，并且揭示了控制天线-分子耦合使得能够在抑制天线中的辐射损耗的情况下进行有效的上转换。在这项工作中，旨在提出一种方法来提高天线光子散射的总概率，我们扩展了模型的情况下，多个分子。通常，多于一个分子的存在降低了上转换概率，因为它们相等地共享两个光子的能量。然而，它表明，我们可以克服困难，通过控制分子间的耦合。我们的结果表明，在不增加入射光子数（光功率）的情况下，可以增大双光子上转换的净几率。
2016-03-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single photon nonlinearities using arrays of cold polar molecules
我们模拟了冷极性分子偶极-偶极相互作用引起的单光子非线性。我们建议利用“暗态极化激元”来有效地耦合光子和分子态;通过这个框架，可以表达非线性的相干控制，并可能用于光量子计算架构。由于偶极-偶极相互作用，即使在单光子区域中，光子也会拾取可测量的非线性相位。保护对称本征态的流形被用作基础。取决于实施方式，退相干的主要来源来自非对称相互作用和声子色散。我们讨论了每光子非线性的强度和该系统的可行性。
2009-06-16 quant-ph
Indistinguishable photons on demand from an organic dye molecule
早在20年前，固态矩阵中的单分子就被提出作为单光子Fock态的来源。他们在量子光学和许多其他研究领域的成功源于在样品制备中使用的简单配方，具有数百个名义上相同和孤立的分子。到目前为止，它们在光子量子技术中的应用面临的主要挑战是光提取的优化和不可区分光子的按需发射。本文介绍了在连续波和脉冲激发下，3 K时蒽环中的二苯并三萘单分子发射光子的Hong-Ou-Mandel实验。一个详细的理论模型，它依赖于独立的测量大多数实验参数，从而允许分析的不同贡献的双光子干涉可见度，从残留的移相光谱过滤。
2021-02-26 physics.optics quant-ph
Deterministic generation of entangled photonic cluster states from quantum dot molecules
光子团簇态的成功产生是实现基于测量的量子计算和量子网络协议的关键步骤。已经提出了几种从不同的固态发射体产生这种纠缠态的方案。这些协议中的每一个在概念和实现方面都有自己的挑战。在这项工作中，我们提出了确定性的产生这些光子团簇态的自旋光子接口的基础上托管在一个量子点分子的空穴自旋量子比特。我们的协议解决了许多现有的建议的困难，并铺平了道路，实验上可行的实现高度纠缠的多量子比特光子态的高生产率。
2022-06-08 quant-ph
Unconventional Photon blockade in a Photonic Molecule Containing a Quantum Dot
提出了一种在两个光子腔组成的光子分子中实现强光子反聚束和低光子非线性的方案，其中一个腔中含有一个量子点。这种强的光子反聚束归因于量子干涉效应的破坏性，它抑制了腔场的双光子激发。在单场驱动下，当量子点与腔的耦合强度g=1.1k，腔隧穿强度J= 3 k时，系统的量子点隧穿系数g^2（0）~10^（-4）。为了进一步减少所需的隧道效应并使系统可调谐，将两个激光场施加到系统。当J=0.9k时，通过优化两个驱动光场之间的相位，可以在较大的腔内光子数下实现强光子反聚束（g^2（0）~10^（-3））。此外，该系统表现出很强的鲁棒性，保持强的光子反聚束在一个大的参数变化下的最佳相位条件。我们的方案为固态量子单光子源提供了一种灵活有效的方法。
2019-11-01 quant-ph
On the origin of strong photon antibunching in weakly nonlinear photonic molecules
在最近的工作[T。C. H. Liew和V. Savona，Phys. Rev. Lett. { \bf 104}，183601（2010）]数值显示，在由两个耦合腔组成的光子“分子”中，近共振相干激发可以产生具有令人惊讶的弱非线性的强光子反聚束。在这里，我们表明，一个微妙的量子干涉效应是负责预测有效的光子封锁效应。我们解析地确定了最佳的现场非线性和频率失谐之间的泵场和腔模式。我们还强调了该建议的局限性及其在弱非线性腔阵列中强关联光子系统演示中的潜在应用。
2010-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Real-time two-photon interference from distinct molecules on the same chip
可扩展性和小型化是光子量子技术固态平台的标志。仍然是一个主要的挑战是来自芯片上不同发射器的双光子干涉。这需要本地调谐，集成和新的方法来理解和驯服噪声过程。一个有前途的平台是分子单光子源。数千个具有光学可调发射频率的分子可以很容易地在固体基质中分离出来，并通过脉冲激发来触发。本文讨论了在几十微米范围内用几对分子进行的Hong-Ou-Mandel干涉实验。量子干涉被实时观测，从而能够分析不同时间尺度上的局部环境效应。
2022-01-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of pseudo-sunlight via quantum entangled photons and the interaction with molecules
入射到分子上的光触发自然界中存在的各种系统中的基本过程。然而，在自然条件下，如阳光照射，这是不可能的分配已知的时间光子到达由于连续泵浦，因此，光致过程不能很容易地调查。在这项工作中，我们从理论上证明了太阳光光子的特性，如光子数统计和光谱分布，可以通过量子纠缠光子对产生的参数下转换（PDC）模拟。我们表明，在一个特定的频谱，例如，通过调节PDC晶体的长度和泵浦频率可以重构可见光，从而可以研究伪太阳光诱导的分子动力学。纠缠时间是量子纠缠光子的标志，可以作为解决光子到达时间的控制旋钮，从而能够研究伪太阳光光子触发的实时动态。
2020-05-13 quant-ph
Near-infrared single-photons from aligned molecules in ultrathin crystalline films at room temperature
研究了二苯并三萘嵌苯（DBT）分子在蒽旋涂结晶膜中的光学性质。通过进行单分子研究，我们表明，DBT分子的偶极矩取向平行于膜的平面。尽管薄膜厚度仅为20 nm，但我们在室温下观察到了出色的光稳定性，单个分子的光子计数率约为每秒一百万。这些特性以及约800 nm的发射波长使该系统在纳米光子学和量子光学中的应用具有吸引力。
2010-02-04 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Turning a molecule into a coherent two-level quantum system
分子在自然现象和人造产品中无处不在，但它们在量子光学应用中的使用受到非相干内部振动和与环境的其他声子相互作用的阻碍。我们现在已经成功地将有机分子置于光学微腔中，使其成为一个相干的二能级量子系统。这使得几个前所未有的观察，如99%的消光率的激光束由一个单一的分子，饱和小于0.5光子，和非经典的产生少光子超聚束光。此外，我们证明了有效的相互作用的分子微腔系统与单光子产生的第二个分子在遥远的实验室。我们的成果为基于有机平台的线性和非线性量子光子电路铺平了道路。
2018-09-20 quant-ph
Many-molecule reaction triggered by a single photon in polaritonic chemistry
光化学第二定律指出，在大多数情况下，对于被分子集合吸收的每个光子，不超过一个分子被激活用于激发态反应。在这项工作中，我们证明，它是可能的，触发多分子反应，仅使用一个光子，通过强烈耦合的分子系综到一个受限的光模式。系统的混合态（所谓的极化激元）的集体性质导致形成一个极化激元“超分子”，涉及所有分子的自由度，打开一个反应路径，所有参与的分子经历化学转化。我们从理论上研究了这种效应发生和增强的系统条件。
2017-04-24 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Efficient excitation of dye molecules for single photon generation
量子技术的许多方面都需要可靠的光子源。有机分子对于这种应用是有吸引力的，因为它们可以具有高量子产率并且即使在室温下也可以是光稳定的。为了以高概率产生光子，激光必须有效地激发分子。我们开发了一个简单的模型的效率，并讨论如何优化它。我们证明了我们的模型的有效性，通过实验上的一个单一的二苯并三萘（DBT）分子在蒽晶体。结果表明，在室温下，激发几率不能超过75%，但当样品冷却到液氮温度时，激发几率可以增加到99%以上。仅用适度冷却的高光子产生效率的可能性是朝向简单且实用的可靠光子源的重要一步。
2018-05-22 physics.optics quant-ph
Single-photon scattering in a giant-molecule waveguide-QED system
研究了由两个耦合巨原子组成的人造巨分子与一维波导耦合时的相干单光子散射。由于每个巨原子通过两个耦合点耦合到波导，分子与波导的耦合有三种不同的耦合构型：分离耦合、编织耦合和嵌套耦合。利用实空间方法得到了单光子透射和反射振幅的精确表达式。结果表明，散射谱的行为取决于两个相邻耦合点之间的相移、耦合组态以及两个巨原子之间的耦合。具体地，我们研究了在马尔可夫和非马尔可夫机制下的光子散射，其中光子在两个相邻耦合点之间的传播时间分别被忽略和考虑。在马尔可夫极限下，通过选择适当的相移，可以得到巨分子波导-QED系统中不同耦合组态下的非对称Fano线型，并且可以通过这三种耦合组态下两个巨原子之间的耦合强度来调节传输窗口.特别是，在这些配置中的多个反射峰和谷恢复在非马尔可夫制度。本文的工作为基于巨分子波导-QED系统的可控单光子器件的研究奠定了基础。
2022-07-31 quant-ph
Single-molecule vacuum Rabi splitting: four-wave mixing and optical switching at the single-photon level
单个量子发射体可以具有非常强的固有非线性，但其对非线性效应的总体承诺受到与入射光子有效耦合的挑战的阻碍。另一方面，普通的非线性光学材料易于耦合，但体积庞大，严重限制了光子系统的小型化。在这项工作中，我们表明，一个单一的有机分子作为一个非常有效的非线性光学元件在强耦合制度的腔量子电动力学。我们报道了非线性信号产生和全光开关中的单光子灵敏度。我们的工作促进了分子在集成光子电路等应用中的使用，这些应用可以在非常低的功率下运行。
2021-05-06 physics.optics quant-ph
Formation and stimulated photodissociation of metastable molecules with emission of photon at the collision of two atoms in a laser radiation field
本文研究了两个原子碰撞时亚稳分子的形成（费什巴赫共振）和随后的激发跃迁到较低的无束缚电子分子态，并发射一个激光光子。特别是对于$Rb_2$分子，由于两个$Rb$原子的共振散射，这可以发展。所考虑的过程是创建准分子激光器的基础。得到了弹性和非弹性共振散射截面及光子受激发射强度的表达式。
2016-12-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Efficiently tunable photon emission from an optically driven artificial molecule
在本工作中，我们研究了在单色电磁场驱动下，双量子点在共振隧穿和声子耗散过程中的发射特性。我们发现这两种情况下，有和没有声子，其比较允许确定耗散效应的发射光谱。所获得的结果的基础上，我们提出了有效的控制的共振荧光的人工分子，适合于光电应用。
2016-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient coupling of photons to a single molecule and the observation of its resonance fluorescence
单染料分子在低温下显示出许多自由原子的光谱现象，因此是基础量子光学研究的有希望的候选者。然而，用于检测单分子的现有技术要么牺牲了关于激发态的相干性的信息，要么效率低下。在这里，我们表明，这些问题可以通过将激发光聚焦到分子的吸收截面附近来解决。我们的检测方案允许我们探索超过9个数量级的激发强度的共振荧光，并分离其相干和非相干部分。在强激发制度，我们证明了从一个单一的固态发射器的莫洛三重态的第一次观察。在弱激发下，我们报告检测到一个单一的分子与微弱的入射功率为150阿托瓦，铺平了道路，研究非线性效应，只有几个光子。
2007-07-23 quant-ph
Single-photon nonlinearities and blockade from a strongly driven photonic molecule
在光子器件中实现单光子非线性的机制，仅仅利用传统材料的固有高阶非线性，将为实用的基于光子晶体的量子光子技术打开大门。在这里，我们表明，这种制度可以实现在一个三重谐振集成光子器件的两个耦合的环形谐振器，而不一定需要低体积限制，在一个材料平台显示固有的三阶非线性。通过强驱动系统的三个共振之一，在其他的一个弱相干探测的结果在一个强抑制的双光子概率的输出，证明了在连续波驱动下的零时间延迟的反聚束二阶关联函数。
2022-07-06 physics.optics quant-ph
Deterministic entanglement between a propagating photon and a singlet--triplet qubit in an optically active quantum dot molecule
双电子带电自组装量子点分子具有避免退相干的单重态-三重态量子比特子空间和有效的自旋-光子界面。我们证明了发射事件后，发射的光子和自旋量子比特之间的量子纠缠。我们测量了与完全纠缠态的重叠为$69.5\pm2.7\,\%$，超过了证明系统密度矩阵不可分性所需的$50\,\%$阈值。光子量子比特被编码在两个光子状态中，其能量差大于现有探测器的定时分辨率。我们设计了一种新的外差检测方法，使这样的光子颜色量子比特沿布洛赫球上的任何方向的投影测量。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Organic molecules as single-photon sources
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg（弗里德里希·亚历山大大学埃尔兰根-纽伦堡）
本文综述了基于单分子的单光子源发展，介绍多环烃作为有机固态单光子源的主要发射体，讨论其在低温下的光学特性及光提取策略。
2026-05-13 physics.optics quant-ph
Photon-photon quantum phase gate in a photonic molecule with $χ^{(2)}$ nonlinearity
基于光子非线性的光子-光子量子相位门的构建是实现确定性和可扩展性光子量子信息处理的关键。它不仅要求在单光子水平上有很强的非线性相互作用，而且要求抑制相位噪声和光谱纠缠以获得高的门保真度。本文提出，具有强$χ^{(2)}$非线性的高品质因数微腔可以量子化到非简谐能级，有效地作为人工原子处理。这种人造原子具有比光子波长大得多的尺寸，这使得能够与行进的光子进行被动和主动的超强耦合。在光子分子结构中，通过中间人工原子调节光子之间的相位，实现了高保真度的量子相位控制门。该方案避免了双光子辐射，从而消除了光谱纠缠和量子相位噪声。在集成光子芯片上实现人造原子的实验是可行的，它在无单发射极、室温量子信息处理方面具有巨大的潜力。
2019-09-24 physics.optics quant-ph
Hybrid plasmonic waveguide coupling of photons from a single molecule
我们演示了光子从单个分子发射到混合间隙等离子体波导（HGPW）。用二苯并三萘嵌苯（DBT）掺杂的蒽晶体生长在波导的顶部。我们研究了耦合到其中一个波导的等离子体区域的单个DBT分子，并确定了它的面内取向、激发态寿命和饱和强度。分子将光发射到波导中，波导通过光栅远程耦合。二阶自相关函数和交叉关联函数表明发光体是单个分子，并且从光栅出射的光来自该分子。耦合效率为$β_{WG}=11.6(1.5)\%$。这种类型的结构是有前途的建设新的功能到量子光子电路，其中强发射极-波导耦合的局部区域可以通过低损耗介电波导互连。
2019-05-15 physics.optics quant-ph
Counter-polarized single-photon generation from the auxiliary cavity of a weakly nonlinear photonic molecule
我们提出了一个方案的共振产生的反偏振单光子在双非对称腔与一个小的克尔光学非线性（由半导体量子阱）相比，模式展宽。由于空间腔间隧穿和偏振耦合的相互作用，用圆偏振光弱激发其中一个腔，我们预测了非泵浦辅助腔的反偏振光发射的强反聚束效应。由于量子干涉，该方案对泵浦光的表面散射具有鲁棒性，可以通过空间滤波器和偏振滤波器来抑制。
2011-08-25 cond-mat.other quant-ph
Single-Molecule Doped Crystalline Nanosheets for Delicate Photophysics Studies and Directional Single-Photon Emitting Devices
固体中的单分子被认为是一类有吸引力的固态单量子系统，因为它们可以以低成本化学合成，在所需波长处具有稳定的窄跃迁。在这里，我们报告和证明单dibenzoterrylene分子在结晶蒽纳米片作为一个强大的和多功能的固态平台，精密的微物理研究和单光子器件的积木。高质量的纳米片样品使精细的单分子电子物理学在室温下的稳健研究成为可能，包括单分子插入位点跳跃的首次实时观察，偶极矩取向和幅度的相关变化的定量测量，激发功率依赖的系统间交叉速率和三重态寿命的明确测定。此外，我们展示了灵活的组装成平面天线装置的纳米片，以实现明亮的单分子发射与高斯发射模式。蒽包二苯并三萘嵌苯纳米片体系具有厚度薄、光稳定性和机械稳定性好等优点，是集成光子电路中静态量子节点的理想候选材料。
2019-11-12 physics.app-ph quant-ph
Entangled Photons Enabled Time- and Frequency-Resolved Coherent Raman Spectroscopy in Condensed Phase Molecules
我们发展了一种利用纠缠光子的超快频率分辨拉曼光谱，用于探测凝聚相中多原子分子的电子和振动相干性。利用光子之间的量子相关性，信号显示出时间和光谱分辨率的能力，这是经典脉冲或没有纠缠的场所无法达到的。我们开发了一个微观理论，这种拉曼光谱，揭示了电子相干动力学，往往表现出快速衰减内$\sim$ 50 fs。外差探测拉曼信号进一步发展，以捕捉电子相干和发射的相位在实时域。
2021-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-photon photoassociation spectroscopy of an ultracold heteronuclear molecule
报道了超冷异质结LiRb分子的双光子光缔合光谱。这是用来确定的结合能的松散结合水平的电子基态单重态和最低的三重态的LiRb。我们观察到强双光子PA线的功率展宽线宽大于20 GHz，在相对较低的激光强度为30 W/cm $^{2}$。讨论了这一发现对利用受激拉曼绝热通道（STIRAP）实现原子到分子直接转换的意义，并从理论上分析了电子基态分子产生的前景。
2017-01-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Photon molecules in atomic gases trapped near photonic crystal waveguides
实现支持单个光子之间的鲁棒、可控相互作用的系统是非线性光学的一个令人兴奋的前沿。为此，最近出现的一种方法是利用原子相互作用在光子之间产生强烈的空间非局域相互作用。特别是，有效的相互作用已经成功地通过激发到里德堡能级的原子之间的相互作用。在这里，我们研究了另一种方法，其中原子相互作用通过它们与光子晶体波导的共同耦合而产生。这种技术利用了通过结构本身的色散工程分别定制相互作用的强度和范围的能力，这可以导致定性的新类型的现象。作为一个例子，我们讨论了相关透明窗口的形成，其中一定数量和形状的光子态选择性地通过系统传播。通过这种技术，我们特别表明，人们可以创建类似分子的潜力，导致光子对的分子束缚态。
2015-11-03 quant-ph
Creation and detection of photonic molecules in Rydberg gases
我们考虑光子在里德伯原子气体中的电磁感应透明条件下的传播，在那里它们形成强相互作用的大质量粒子，称为里德伯极化激元。根据原子的范德华型相互作用的强度，当驱动原子偏离共振时，可以观察到光子的聚束或反聚束。聚束与束缚态的形成有关。我们采用格林函数方法和数值波函数模拟来分析这些光子分子的创建和动力学的条件，以及它们与散射连续体的相互作用，散射连续体也可以显示光子聚束。从赝势近似和数值验证获得的对传播问题的解析解提供了详细的了解绑定和散射状态。我们发现，散射的贡献获得渐近一个强大的相对相位，可以用来分离的零差检测方案的束缚态和散射的贡献。
2017-05-26 quant-ph
Chiral and nonreciprocal single-photon scattering in a chiral-giant-molecule waveguide-QED system
本研究在手性巨分子波导QED系统中，通过解析散射振幅，发现手性耦合可实现非互易单光子散射，非马尔可夫效应亦能诱导该现象，为巨原子量子器件设计提供平台。
2023-06-19 quant-ph
Theoretical description of circular dichroism in photoelectron angular distributions of randomly oriented chiral molecules after multi-photon photoionization
光电子圆二色性是指光电子角分布相对于圆偏振光的传播轴的前/后不对称性。最近在随机取向的樟脑和小茴香酮分子的飞秒多光子光电离实验中证实了这一点[C。Lux等人，Angew. Chem.Int.Ed.51，5001（2012）;C. S. Lehmann等人，J. Chem.Phys.139，234307（2013）]。建立了一个理论框架，将这一过程描述为（2+1）共振增强多光子电离，它包括随机取向分子的双光子光选择和光选择分子的连续单光子电离。它结合了光-物质相互作用的微扰理论与从头计算的双光子吸收和单中心扩展的光电子波函数的氢连续函数。验证了该模型正确地再现了在旋向和轻螺旋度交换下预期的基本对称行为。当它应用到茴香酮和樟脑，半定量协议与实验数据被发现，其中一个足够的d波字符的电子激发中间态是至关重要的。
2016-07-19 physics.chem-ph quant-ph
100 million photons per second from a single organic molecule
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich Alexander University Erlangen-Nuremberg（弗里德里希·艾伯特埃尔朗根-纽伦堡大学）
本研究展示低温平面金属-介电天线，高效收集单个DBT分子的发射，实现97%收集效率和每秒1亿光子，同时保持高纯度和不可区分性，推动有机量子光子技术发展。
2026-09-25 physics.optics quant-ph
Few-photon coherent nonlinear optics with a single molecule
线性光谱学的开创性实验是在19世纪使用火焰进行的，但非线性光学测量必须等到20世纪激光问世。由于材料的非线性截面很小，通常采用宏观体样品和脉冲激光。许多努力已经探索了从单个纳米颗粒或具有数百万个原子的小原子系综产生相干非线性信号。在单个半导体量子点上的实验也有报道，尽管产量很小。在这里，我们报告的相干非线性光谱的一个单一的分子在连续波单通照明下，在一个紧密的焦点，其中有效的光子分子耦合允许切换的激光束不到少数泵浦光子几乎与尖锐的分子跃迁共振。除了它们的基本重要性，我们的研究结果强调了有机分子的应用潜力，如量子信息处理，这需要强非线性。
2015-09-17 physics.optics quant-ph
A high-fidelity photon gun: intensity-squeezed light from a single molecule
一个二能级原子一次不能发射一个以上的光子。早在20世纪80年代，这种量子特征就被认为是通向“单光子源”的途径，在这种源中，规则的激发序列将产生光子数波动低于散粒噪声的光粒子流。这种强度压缩的光束对于诸如量子成像、传感、增强的精确测量和信息处理的一系列应用将是期望的。然而，这些源的实验实现受到低光子收集效率和光物理缺陷造成的大损失的阻碍。通过将平面金属电介质天线应用于有机分子，我们证明了迄今为止报道的最有规律的单光子流。测量的强度波动显示2.2 dB的压缩限制我们的检测效率，相当于6.2 dB的强度压缩后的天线。
2016-08-29 physics.optics quant-ph
Single-photon spectroscopy of a single molecule
探索光与物质在单光子和单发射体极限下的相互作用，无论是从基本观点还是从量子工程的新兴应用来看，都具有极大的兴趣。然而，产生具有特定波长、带宽和亮度的单光子的困难以及单光子与光发射器的弱相互作用概率对这一目标提出了严峻的挑战。在这里，我们展示了一个通用的方法，基于从一个单一的发射器和它们的使用，用于执行光谱上的第二个发射器位于一定距离的单光子的创建。虽然我们使用有机分子作为发射体，但我们的策略很容易扩展到其他材料系统，如量子点和色心。我们的工作迎来了一个新的实验线，提供访问的几个发射器和几个传播光子的相干和非线性耦合。
2011-10-19 physics.optics quant-ph
Engineering giant transmon molecules as mediators of conditional two-photon gates
Institute of Fundamental Physics IFF-CSIC（基础物理研究所）
本文提出利用非本地耦合的transmon分子阵列来设计被动光子受控门，通过方向依赖的耦合和非线性效应实现条件弹性相移，从而实现CZ门，并分析了实验参数对门保真度的影响。
2025-07-07 quant-ph
Always-on, highly efficient microwave photon detector based on a superconducting artificial molecule
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本研究基于超导人工分子研发出连续运行的微波单光子探测器，突破了效率与占空比的权衡，实现了5 MHz带宽下0.47的连续探测效率，可应用于量子传感等领域。
2026-08-14 quant-ph
Photoelectron circular dichroism with Lissajous-type bichromatic fields: One- vs two-photon ionization of chiral molecules
在微扰极限下，分析了单光子和双光子电离过程中，在两个相互正交的线偏振激光场$ω$和$2ω$作用下，随机取向分子电离释放的光电子的角分布.特别地，我们关注最近预测的[Ph.V. Demekhin { \it et al.}，物理修订信函\textbf{121}，253201（2018）]中描述的光电子发射中的前向-后向不对称性，其由两个场的干涉引起并且取决于它们之间的外部相对相位。目前的理论分析证明了手征效应的起源，并建议，一个分子之间的两个电离场引入了一个额外的内部相对相位。
2019-05-21 physics.atom-ph quant-ph
