Low-Threshold Surface-Passivated Photonic Crystal Nanocavity Laser
通过对InGaAs量子阱（QW）增益介质和GaAs薄膜进行（NH 4）S钝化处理，提高了光子晶体激光器的效率和工作范围。钝化的激光器显示出四倍的非辐射表面复合率降低，从而导致四倍的激光阈值降低。一个三能级载流子动力学模型解释了这一结果，并表明激光阈值与腔品质因数（Q）一样由表面复合损耗决定。因此，表面钝化在实际条件下操作这样的激光器显得至关重要。
2007-06-21 quant-ph
Non-classical higher-order photon correlations with a quantum dot strongly coupled to a photonic-crystal nanocavity
我们使用三阶和四阶自相关函数$g^{(3)}(τ_1,τ_2)$和$g^{(4)}(τ_1,τ_2, τ_3)$来检测通过光子晶体纳米腔的光的非经典特性，所述光子晶体纳米腔包含强耦合量子点，所述强耦合量子点用相干光脉冲的训练来探测。我们对比的值$g^{(3)}(0, 0)$与传统使用的$g^{(2)}(0)$，并证明，除了是必要的检测由低强度源发射的双光子状态，$g^{(3)}$提供了一个更清楚的指示光源的非经典字符。我们还提出了初步的数据，证明聚束在四阶自相关函数$g^{(4)}(τ_1,τ_2, τ_3)$的第一步，朝着检测三光子状态。
2014-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Movable high Q nanoresonators realized by semiconductor nanowires on a Si photonic crystal platform
亚波长半导体纳米线由于其独特的光学性质和在光子器件中的应用潜力，近年来引起了人们的广泛关注。然而，实现严格的光限制或与光子电路的有效耦合并不简单，仍然是一个挑战。在这里，我们表明，一个高Q纳米腔可以通过放置在Si光子晶体的沟槽波导中的直径为100 nm以下的单个III/V半导体纳米线，通过纳米探针操作。我们观察到非常快的自发发射（91 ps）的纳米线加速的强烈的Purcell增强纳米腔，这证明了非常强的光约束可以实现。此外，该系统使我们能够沿着波导将纳米腔移动到任何地方。这种配置在集成光子学中提供了显著程度的灵活性，并且允许在Si光子电路中添加和置换III/V纳米腔器件的各种功能。
2014-03-17 physics.optics quant-ph
Photon blockade with a four-level quantum emitter coupled to a photonic-crystal nanocavity
研究了含有单个四能级量子发射体的纳米腔中的光子阻塞现象。通过数值模拟腔内场的二阶自相关函数与现实的参数实现在一个国家的最先进的光子晶体nanocavity，我们表明，在强耦合制度所产生的光子封锁是显着优于实现与两个级别的发射器。我们介绍了一个直观的图片的光子封锁与四个级别的发射器，解释了两个级别和四个级别的发射器计划之间的性能差异，以及为什么-相比，包含一个两个级别的原子的腔-签名的光子封锁出现，应该是实验观察到的，即使在强耦合制度时，使用四个级别的发射器。最后，我们表明，在纳米腔中实现的发射器-腔耦合可以克服在现实的四能级发射器中光学跃迁的非理想间距，到目前为止，这种光子封锁方案的实验实现受到阻碍。
2012-12-10 quant-ph
Complete Coherent Control of a Quantum Dot Strongly Coupled to a Nanocavity
强耦合量子点-腔系统提供了一种具有良好量子光学应用前景的光-物质杂化态的非线性结构。本文研究了强激光脉冲与量子点-腔极化激元的相干相互作用。极化激元态的共振激发及其与声子的相互作用使我们能够观察到相干拉比振荡和拉姆齐条纹。此外，我们证明了基于量子比特的量子点-光子晶体腔的完全相干控制。通过控制双脉冲激励方案中的激励功率和相位，我们实现了对完整布洛赫球的访问。量子光学模拟与我们的实验结果吻合良好，并提供了深入了解退相干机制。
2016-04-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Electrodynamics of a Nanocavity Coupled with Exciton Complexes in a Quantum Dot
在这里，一个全面的理论之间的耦合的纳米腔和激子复合物的量子点，成功地预测了光谱三重态的强耦合制度，已观察到在几个实验中，但出乎意料的是根据传统的腔量子电动力学。量子反芝诺效应被发现在低激发下的三重峰的中心峰的外观发挥了重要作用。超精细相互作用的影响进行了讨论，这导致在腔介导的混合亮和暗激子状态。这些结果提供了重要的见解固态腔量子电动力学。
2009-04-23 quant-ph
Bright nonblinking photoluminescence with blinking lifetime from a nanocavity-coupled quantum dot
本文通过将单个量子点确定性耦合到等离激元纳米腔，首次揭示非闪烁光致发光源于带电态量子产率增强，并实现每秒1700万探测光子的超亮发射。
2023-11-20 physics.optics quant-ph
Two-Photon Rabi Splitting in a Coupled System of a Nanocavity and Exciton Complexes
腔点系统中的双光子拉比分裂为量子光子网络中的多量子比特相干控制提供了基础。本文报道了强耦合腔点系统中的双光子拉比分裂。量子点有意地生长为大尺寸，以获得大的振荡强度和小的双激子结合能。激子和双激子跃迁都耦合到具有超过130 $μ$ eV的大耦合强度的高品质因数光子晶体腔。此外，小的结合能使得腔能够同时与两个激子态耦合。由此实现了双激子与腔之间的双光子拉比劈裂，利用量子主方程的理论计算可以很好地再现这一结果。
2018-05-23 physics.optics quant-ph
Surface acoustic wave regulated single photon emission from a coupled quantum dot-nanocavity system
在腔量子电动力学的弱耦合区域中，耦合的量子点-纳米腔系统被$f_{\rm SAW}\simeq800\,\mathrm{MHz}$表面声波的相干弹性场动态调谐进入和退出共振。当系统被声波共振时，光与物质的相互作用会因珀塞尔效应而大大增强。这导致如由二阶光子关联函数$g^{(2)}$确认的精确定时的单光子发射。我们实验的所有相关频率都在$g^{(2)}$的傅里叶变换中被忠实地识别，证明了系统发射的单光子流的高保真度调节。
2016-07-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
High-brightness single photon source from a quantum dot in a directional-emission nanocavity
我们分析了一个单光子源组成的InAs量子点耦合到一个定向发射的光子晶体（PC）在GaAs中实现的腔。在共振时，量子点的寿命减少了10倍以上，为45 ps。与标准的三孔缺陷腔相比，扰动PC腔设计将进入物镜（NA=0.75）的收集效率提高了6倍，并且将所收集的光进入单模光纤的耦合效率提高了1.9倍。发射频率由腔模决定，腔模反聚束到g（2）=0.05。腔设计还使得能够有效耦合到高阶腔模式，用于腔耦合量子点的局部光学激发。
2009-04-08 quant-ph
Complex plasmon-exciton dynamics revealed through quantum dot light emission in a nanocavity
等离子体腔可以将电磁辐射限制到深亚波长范围。这有助于在单个量子发射体的极限处观察到强耦合现象。在这里，我们报告了一组广泛的测量等离子体腔托管一个到几个半导体量子点。散射光谱显示拉比分裂，表明这些设备是接近强耦合制度。使用Hanbury Brown和Twiss干涉法，我们观察到非经典发射，使我们能够直接确定每个设备中的发射器数量。光致发光光谱中令人惊讶的特征指向多个激发态的贡献。使用扩展的Jaynes Cummings哈密顿量的基础上的模型模拟，我们发现，量子点的暗态的参与解释了实验结果。因此，量子发射体与等离子体腔的耦合暴露了复杂的弛豫路径，并且作为控制量子态的动力学的非常规手段而出现。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Time-resolved vacuum Rabi oscillations in a quantum dot-nanocavity system
我们报道了在非相干光载流子注入下，强耦合到纳米腔的单个量子点中真空拉比振荡的时域观测结果。我们实现了一个光子晶体纳米腔，具有非常高的品质因数>80,000，并利用它来清晰地解决超快真空拉比振荡通过简单的光致发光为基础的实验。我们发现，时域真空拉比振荡在很大程度上修改时，改变泵浦波长和强度，即使在相应的光致发光光谱检测到边际变化。我们通过拟合腔量子电动力学模型获得的模拟曲线来分析测量的时域振荡。观察到的振荡曲线的修改主要是由载流子捕获和退相动力学的变化，在量子点，以及裸腔发射的变化引起的。这一结果表明，真空拉比振荡可以作为一个高灵敏度的探针的量子点动力学。我们的工作为深入理解基于量子点的腔量子电动力学系统中的真空拉比动力学提供了一种强有力的替代方法。
2018-09-04 physics.app-ph quant-ph
Hybrid metal-dielectric nanocavity for enhanced light-matter interactions
尽管腔量子电动力学（CQED）的基本原理和应用取得了巨大的进展，但该领域的研究主要限于由纯电介质材料组成的光学腔。在这里，我们展示了一种混合金属-电介质纳米腔的设计，并实现它在InAs/GaAs量子光子学平台，利用角旋转金属蒸发。我们的纳米光-物质界面的主要特征包括：（i）与领先的光子晶体CQED系统相比，模体积减少了一个数量级;（ii）表面发射纳米级圆柱形几何形状，因此具有良好的收集效率;最后（iii）单光子的强宽带自发发射率增强（Purcell因子~ 8）。这种光-物质界面可能在量子技术中发挥重要作用。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Deterministic coupling of a single nitrogen vacancy center to a photonic crystal cavity
我们描述和实验证明了一种技术之间的光子晶体（PC）纳米腔和单发射器的确定性耦合。该技术是基于在原位扫描的PC腔的样品，并允许定位的腔在所需的发射器与纳米级分辨率。该技术的力量，我们称之为扫描腔显微镜（SCM），通过将PC纳米腔耦合到金刚石中的单个氮空位（NV）中心来证明，金刚石是一种发射器系统，可提供光学可访问的电子和核自旋量子位。
2010-05-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Surface-passivated high-Q GaAs photonic crystal nanocavity with quantum dots
具有高Q值的光子晶体（PhC）纳米腔由于其强的空间和时间光限制能力而受到广泛关注。由此产生的增强的光-物质相互作用有利于各种光子应用，从片上光通信到传感。然而，目前可实现的Q因子的有源PhC纳米腔，其中嵌入有源发射器内部，是远远低于那些无源结构，因为大的光学损耗，大概源于光散射的结构缺陷和/或光学反射。在这里，我们证明了一个显着的改善的Q值高达~ 160，000的GaAs有源PHC nanocavities使用基于硫的表面钝化技术。该值是有史以来报道的具有半导体量子点的任何活性PhC纳米腔的最高值。表面钝化的腔也表现出降低的Q因子和腔谐振波长的变化。我们发现，在腔性能的改善大概是由于抑制光吸收在表面的PhC的主机材料通过执行一组PL测量在光谱和时域。利用表面钝化技术，我们还展示了一个强耦合的单量子点-腔系统的基础上的一个高Q因子的PhC纳米腔~ 100，000。这些结果将为先进的基于量子点的腔量子电动力学和GaAs微/纳米光子应用包含主动发射器铺平道路。
2020-05-18 physics.app-ph quant-ph
The Role of a Polariton Bath in the Emission Spectrum of an Open Nanocavity-Quantum Dot System
研究了极化激元池对受限纳米腔-量子点（nC-QD）系统基元激发光致发光（PL）谱的影响。我们将nC-QD系统建模为与其环境相互作用的单光子腔模强耦合的两能级激子。通过Born-Markov主方程考虑了由环境引起的非哈密顿过程，该主方程包括：激子和光子进出腔的增益和损失，半导体晶格中声子散射产生的退相机制以及由于已经提到的极化激元浴而产生的极化激元的增益和损失。为了验证我们的唯象模型，我们拟合了实验光谱，以提取主方程中出现的所有参数的值。我们的研究结果表明，极化激元泵浦和损失率是可比的其他参数，因此，我们有第一个证据表明，极化激元浴，我们提出了一个nC-QD系统的动力学中有重要的作用。
2012-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Indirect strong coupling regime between a quantum dot and a nanocavity mediated by a mechanical resonator
实现光与物质之间的强耦合通常是腔量子电动力学（cQED）中的一个挑战，特别是在固态系统中。由于这个原因，利用替代方法来达到这种状态是有用的，然后产生可靠的量子极化激元。在这项工作中，我们研究了一个系统组成的量子化的单模机械谐振器与一个单模纳米腔和一个二能级单量子点线性相互作用。特别是，我们专注于间接的光-物质相互作用时的声子模式接口的两个部分的行为。通过对哈密顿量的对角化和主方程方法计算密度矩阵，我们证明了光腔中光子与量子点中激子之间强耦合的几个特征。对于腔和机械谐振器之间的大能量失谐，得到了声子色散的有效哈密顿量，该有效哈密顿量能够恢复传统Jaynes-Cummings模型（JCM）的大部分物理特性。为了表征这种介导的耦合，我们在两种模型之间进行了定量比较，并分析了光物质纠缠和系统的纯度，从而在cQED中得到类似的结果。
2018-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement creation in a quantum dot-nanocavity system
我们探讨了在半导体量子点中，通过扫描腔频率使其与激子跃迁共振，从而使激子二能级系统纠缠在光子晶体中的可能性。动态谐振腔失谐由射频表面声波（SAW）建立。它诱导激子和光子自由度之间的朗道-齐纳（LZ）跃迁，从而产生叠加态。我们通过使用定制的傅里叶合成SAW脉冲高达五个谐波优化该方案。的理论研究进行与主方程的方法，目前国家的最先进的设置。假设实验证明的系统参数，我们证明，组合脉冲增加的最大纠缠和它的持久性。后者仅受主导失相机制的限制;即，光子从腔中损失。
2013-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast polariton-phonon dynamics of strongly coupled quantum dot-nanocavity systems
研究了激子-声子耦合对强耦合量子点-光子晶体腔系统动力学行为的影响，探讨了激子-声子耦合对不同非经典光产生方案的影响.通过时间分辨测量，我们绘制出失谐依赖的极化激元寿命和提取光谱的极化激元声子耦合前所未有的精度。不同脉冲长度和失谐条件下的光子封锁实验（由量子光学模拟支持）表明，实现高保真光子封锁需要对声子对系统动力学的影响有复杂的理解。最后，我们实现了强耦合系统的极化激元态的直接相干控制，并证明了它们与声子的有效耦合可以用于高保真单光子产生的新概念。
2015-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast Purcell-enhanced single photon source in 1,550-nm telecom band from a resonant quantum dot-cavity coupling
1,550 nm电信波段的高比特率纳米腔单光子源是光纤远程量子通信网络发展面临的挑战。在这里，我们报告了一个非常快的单光子源在1,550 nm的电信波段，这是通过一个大的Purcell增强，从一个单一的InAs量子点和InP光子晶体纳米腔耦合的结果。在共振时，自发发射速率提高了5倍，从而在1，550 nm处获得了0.2 ns的创纪录的快速发射寿命。我们还表明，这种发射表现出增强的反聚束下降。这是在1,550 nm电信波段首次实现纳米腔增强单光子发射器。这种在电信波段的耦合量子点腔系统因此提供了明亮的高比特率非经典单光子源，其为经由光纤的长距离量子电信系统的发展提供了吸引人的新机会。
2012-03-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Plasmonic Nanocavity to Boost Single Photon Emission from Defects in Thin Hexagonal Boron Nitride
本文提出将等离子体金属纳米腔与含缺陷的六方氮化硼薄片集成，在室温下显著加速并增强单光子发射，结合理论计算证明纳米腔是关键，为室温集成量子光子网络提供高效单光子源。
2024-10-22 physics.optics quant-ph
Hybrid photonic crystal cavity and waveguide for coupling to diamond NV-centers
提出了一种超高Q值光子晶体纳米腔的设计，该腔可与单晶金刚石样品表面附近的氮空位（NV）中心相互作用。该结构基于纳米线光子晶体几何形状，并且由图案化的高折射率膜（诸如由金刚石衬底支撑的磷化镓（GaP））组成。该纳米腔支持品质因数Q > 150万且模体积V < 0.52（λ/n_ \text{GaP}）^[3]的模，并有望使珀塞尔增强对位于金刚石表面以下50 nm以上的NV的自发发射的收集。纳米线光子晶体波导可用于有效地将光耦合进腔和耦合出腔，或者作为NV声子边带发射的有效宽带收集器。所提出的结构可以使用现有的材料和加工技术制造。
2009-05-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient DNA-driven nanocavities for approaching quasi-deterministic strong coupling to a few fluorophores
光与物质的强耦合是量子光子器件的基础，如确定性单光子源、单原子激光器和光子量子门等。与基于原子的系统不同，基于发射体-等离子体纳米腔系统的强耦合单元有可能在环境条件下将这些设备带到微芯片规模。然而，将单个或几个发射器有效且精确地定位到等离子体纳米腔中是具有挑战性的。此外，将强耦合单元放置在指定的基板位置上是一项苛刻的任务。在这里，荧光团修饰的DNA链用于驱动膜上粒子等离子体纳米腔的形成，并同时将荧光团整合到纳米腔的高场区域中。高腔产率和荧光团耦合产率被证明。然后将这种方法与电子束光刻相结合，将强耦合单元定位在衬底的指定位置上。此外，荧光团的电子跃迁和腔共振之间的高度相关性被观察到，这意味着可能涉及更多的振动模式。我们的系统使得强耦合单元在微芯片规模和环境条件下更加实用，并为研究荧光团-等离子体纳米腔相互作用提供了稳定的平台。
2021-03-11 physics.optics quant-ph
Dissipative and Dispersive Optomechanics in a Nanocavity Torque Sensor
实验观察到耗散和色散的光机耦合在光子晶体分裂光束纳米腔检测纳米级扭矩源优化。高达约$500$ MHz/nm的耗散耦合和$2$ GHz/nm的色散耦合使得能够测量亚pg级扭转和类螺旋机械共振，其热限制扭矩检测灵敏度在环境条件下为1.2 $\times 10^{-20} \text{N} \, \text{m}/\sqrt{\text{Hz}}$，在低真空下为1.3 $\times 10^{-21} \text{N} \, \text{m}/\sqrt{\text{Hz}}$。光机械耦合机制之间的干扰被观察到，以提高检测灵敏度，并产生机械模式依赖的光机械波长响应。
2014-09-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast photon-photon interaction in a strongly coupled quantum dot-cavity system
研究了强耦合量子点-光子晶体腔系统中弱光相互作用的动力学性质。首先，我们用脉冲控制光实现了弱连续波信号的全光开关，然后在单光子水平上实现了两束脉冲光（40 ps脉冲）之间的开关。我们的研究结果表明，量子点-纳米腔系统在单光子水平上产生了强的、可控的相互作用。
2011-07-14 physics.optics quant-ph
A diode nanocavity for fast, efficient and tunable emission of highly entangled photon pairs and Fourier-transform-limited single photons
Institute of Semiconductor and Solid State Physics, Johannes Kepler University Linz（林茨约翰内斯·开普勒大学半导体与固态物理研究所）
研究旨在解决半导体量子点在光子量子技术应用中面临的效率与噪声权衡问题，通过基于量子点嵌入p-i-n二极管圆形布拉格光栅谐振器的可调谐纳米光电器件，实现高效、可调谐的纠缠光子对和单光子发射，为半导体量子光子学提供可行平台。
2026-07-14 physics.optics quant-ph
Nanocavity enhanced photon coherence of solid-state quantum emitters operating up to 30 K
本研究实验分辨固态量子点中两类温度相关声子退相干机制，并通过光子纳米腔耦合在30 K下显著提升光子相干性，同时提出可预测并优化器件性能的极化子模型。
2024-05-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single site-controlled inverted pyramidal InGaAs QD-nanocavity operating at the onset of the strong coupling regime
针对单位置可控倒锥形InGaAs量子点-光子晶体腔因Q因子低未达强耦合区的问题，研究通过定制结构揭示声子介导的相干激子-光子相互作用起始阶段，观测到类拉比振荡并模拟验证，为片上光子量子信息处理提供基础。
2023-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Loss-enabled sub-Poissonian light generation in a bimodal nanocavity
我们提出了一种实现强亚泊松光源的系统中的量子点耦合到一个有损耗的双模光学腔的两个模式。当腔的一个模式被相干光共振驱动时，系统将充当有效的光子数滤波器，并且透射光将具有强烈的亚泊松特性。除了数值模拟证明这种效果，我们提出了一个物理解释的基本机制。特别是，我们表明，从相干光通过谐振腔传输和光子诱导隧穿产生的超泊松光之间的干涉的效果的结果。特别地，这种效应在没有腔损耗的情况下消失。
2011-11-28 quant-ph
Air mode silicon nitride photonic crystals and their application to nonlinear quantum optomechanical sensing
纳米尺度光子晶体腔光学机械装置使得能够以足以观察量子效应的灵敏度检测纳米机械现象。在这里，我们提出了一个一维的空气模式的光子晶体腔图案化的氮化硅纳米梁的设计，并表明它形成的基础上，腔光学机械分裂光束和桨式纳米腔器件的力检测和非线性量子传感。该器件的空气模式对于光机械耦合是有利的，同时也具有较高的光学品质因数$Q_o\sim 10^6$，尽管其接近于光线并且氮化硅的折射率相对较低。由该器件实现的桨状纳米腔具有二次耦合系数$g^{(2)}/2π$ ~=~10~MHz/nm $^{2}$，并在量子光力学实验的背景下分析了它们的性能。
2019-05-08 physics.optics quant-ph
Purcell-Enhanced, Directional Light-Matter Interaction in a Waveguide-Coupled Nanocavity
本研究将量子点嵌入波导耦合纳米腔，实现了兼具Purcell增强与高对比度的电可调自旋依赖单光子定向耦合，构建了相关理论模型，为定向纳米光子电路提供了潜在构建单元。
2025-01-17 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A chip-scale integrated cavity-electro-optomechanics platform
我们提出了一个集成的光机械和机电纳米腔，其中一个共同的机械自由度耦合到超高Q值光子晶体缺陷腔和电路。该系统允许宽范围的，快速的电调谐的光学纳米腔谐振，和电控制的光学辐射压力反作用效应，如机械放大（声子激光），冷却，和硬化。这类集成器件提供了一种新的手段，有效地相互转换弱微波和光信号，并有望铺平道路，一类新的微传感器利用光学机械反作用的热噪声降低和低噪声光学读出。
2011-11-20 physics.optics quant-ph
Controlling single rare earth ion emission in an electro-optical nanocavity
本文在薄膜铌酸锂电光光子晶体腔中嵌入铒离子，利用超过170的Purcell因子实现单离子探测，并通过电光调谐共振频率动态控制发射率，展示了单离子激发的存储与读取，为可控单光子源和自旋-光子界面提供新途径。
2022-11-22 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Photoluminescence from In0.5Ga0.5As/GaP quantum dots coupled to photonic crystal cavities
我们展示了室温可见波长的光致发光In0.5Ga0.5As量子点嵌入在GaP膜。量子点发射的时间分辨带上光致发光测量显示出双指数衰减，寿命约为200 ps。我们制造了光子晶体腔，其提供量子点发射的增强的外耦合，允许观察指示单个量子点发射的窄线。该材料体系与Si上的单片集成兼容，有望用于单量子点发射的高效探测以及发射可见光的光电子器件。
2012-01-05 physics.optics quant-ph
Collective scattering from quantum dots in a photonic crystal waveguide
我们演示了激光从耦合到光子晶体波导的两个InAs量子点的散射，这是通过应变调谐点的光学跃迁到相互共振来实现的。通过测量调谐点共振前后透射激光的强度和光子统计，我们表明集体散射增强了非线性。除了提供一种操纵少光子光学非线性的方法外，我们的方法还为固态平台中的多发射器量子光学提供了新的机会。
2022-05-11 physics.optics quant-ph
High Fidelity 12-Mode Quantum Photonic Processor Operating at InGaAs Quantum Dot Wavelength
可重构量子光子处理器是光子量子计算的关键技术。虽然大多数大规模可重构量子光子处理器在1550 nm左右的电信C波段进行了演示，但是利用非常适合于光子量子计算的量子点的高性能单光子光源在各种波长下操作。因此，存在对于具有更大波长范围的量子光子处理器的兼容性的需求。氮化硅（SiN）具有高限制和宽透明窗口，能够在C波段以外的波长实现紧凑、低损耗的量子光子处理器。在这里，我们报告了SiN通用12模量子光子处理器，其在940 nm的波长处具有最佳操作，其与发射在900 nm至970 nm波长范围内的光的InGaAs量子点光源兼容。该处理器可以在其12个输入模式上实现任意幺正变换，保真度为98.6%，平均光损耗为3.4 dB/模式。
2022-04-12 physics.optics quant-ph
Near Transform-limited Quantum Dot Linewidths in a Broadband Photonic Crystal Waveguide
平面纳米光子结构能够实现嵌入其中的量子点的发射的宽带、近单位耦合，从而实现理想的单光子源。单光子源的效率和相干性受到电荷噪声的限制，这将导致发射光谱的展宽，我们报道了通过在砷化镓薄膜中制备光子晶体波导来抑制噪声，该砷化镓薄膜包含嵌入在$p$-$i$ - $n$二极管中的量子点。波导附近的局部电接触使漏电流最小化，并允许量子点共振的快速电控制（$\approx$ 4 MHz带宽）。耦合到光子晶体波导的$79$量子点的共振线宽测量在6 nm宽的发射波长范围内表现出近变换极限发射。重要的是，局部电接触允许对同一芯片上的多个量子点进行独立调谐，这与变换限制发射一起是实现基于多发射极的量子信息处理的关键部件。
2020-05-08 physics.optics quant-ph
A heterogeneous III-V/silicon integration platform for on-chip quantum photonic circuits with single quantum dot devices
光子集成是光子量子科学的一项使能技术，提供比传统体光学更大的可扩展性、稳定性和功能性。在这里，我们描述了一个可扩展的，异构的III-V/硅集成平台，以生产硅$_3$ N $_4$光子电路，将GaAs基纳米光子器件含有自组装的InAs/GaAs量子点。我们证明了纯单光子发射从GaAs波导和腔中的单个量子点-其中观察到自发发射率的强控制-直接发射到Si $_3$ N $_4$波导中，通过倏逝波耦合效率> 90%。迄今为止，InAs/GaAs量子点构成了最有前途的固态触发单光子源，提供明亮、纯净且难以区分的发射，并且可以通过电学和光学控制。Si $_3$ N $_4$波导提供低损耗传播、可定制的色散和高克尔非线性，这对于线性和非线性光信号处理到量子水平是理想的。我们将这两者结合在一个集成平台中，这将使一类新的可扩展，高效和通用的集成量子光子器件成为可能。
2016-11-23 physics.optics quant-ph
Coupled quantum electrodynamics in photonic crystal nanocavities
我们发现，一个可扩展的光子晶体纳米腔阵列，其中单个嵌入的量子点相干相互作用，可以作为一个通用的单操作量子门。在被动系统中，观察到电磁感应透明的光学模拟。在阵列中存在一个单一的两级系统显着控制的光谱线型。当每个腔与一个二能级系统耦合时，我们的方案实现了高保真度和低光子损耗的双量子比特门操作，即使在坏腔极限和非理想失谐和退相干。
2007-10-31 quant-ph
Quantum optics and cavity QED with quantum dots in photonic crystals
本章主要研究半导体量子点在光子晶体腔中的外延生长量子光学。首先，我们将简要介绍光子晶体和量子点，然后介绍腔量子电动力学（QED）效应，特别强调在量子点-光子晶体平台上演示这些效应。最后，我们将重点讨论这种腔QED效应的应用。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nanocrystals in silicon photonic crystal standing-wave cavities as spin-photon phase gates for quantum information processing
利用硅高Q光子晶体纳米腔，提出并研究了半导体光子晶体中静止电子自旋量子比特与飞行光子量子比特之间的相互作用.首先，我们首次引入、推导并证明了实现自旋光子双量子比特相位门的显式条件，并提出这些相互作用可以作为量子信息处理的广义量子接口。其次，我们研究了新颖的单自旋诱导反射作为我们的耦合纳米腔系统中的固有裸模和修饰模的直接证据。这种硅系统的良好物理集成为大规模量子信息处理提供了巨大的潜力。
2007-08-13 quant-ph
Independent electrical tuning of separated quantum dots in coupled photonic crystal cavities
光子晶体腔与量子点耦合系统是一种很有前途的量子网络和量子模拟器体系结构。独立调整横向分离量子点频率的能力是这种方案的关键组成部分。在这里，我们展示了独立的横向分离的量子点在光子晶体腔耦合面内波导注入线的质子，用于电隔离二极管结构的不同部分的调谐。
2011-09-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Off-resonant coupling between a single quantum dot and a nanobeam photonic crystal cavity
我们演示了单个量子点和纳米梁光子晶体腔之间的非共振耦合，在量子点或腔的共振激发下。这些结果是一致的非共振耦合作为一个非相干声子介导的过程与以前的描述。这种现象的扩展到纳米束光子晶体腔提出了有趣的可能性，通过定制的声子态密度的相干控制这种相互作用。
2011-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strain tuning of a quantum dot strongly coupled to a photonic crystal cavity
我们演示了强耦合到光子晶体腔的量子点的可逆应变调谐。我们观察到的平均红移为0.45 nm的量子点位于腔膜内，实现与电场为15 kV/cm施加到压电致动器。利用这种技术，我们证明了在强耦合机制下，量子点与光子晶体腔发生共振的能力，从而产生了明显的反交叉。裸腔共振对应变的敏感性低于量子点，并且在最大施加电场下仅偏移0.078 nm。
2013-05-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strongly coupled single quantum dot in a photonic crystal waveguide cavity
嵌入在光子晶体波导中的腔为量子电动力学应用的耦合谐振器的大规模集成提供了一条有前途的途径。在这封信中，我们演示了一个强耦合系统形成的一个单一的量子点和这样的光子晶体腔。从沿光子晶体波导的面外散射信号的光致发光映射中清楚地识别出源自腔的谐振。通过温度控制将量子点激子调谐向腔模。在共振时观察到~ 140 \mueV的真空拉比分裂。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamic modulation of photonic crystal nanocavities using gigahertz acoustic phonons
光子晶体薄膜（PCM）为光子量子线路的片上实现提供了一个通用的平面平台。一个突出的量子元件是由纳米腔和单个量子点（QD）组成的耦合系统，其形成用于精细量子信息网络的基本构建块和由单光子控制的腔量子电动力学（cQED）系统。到目前为止，没有快速调谐机制可用于在系统相干时间内实现控制。在这里，我们演示了动态调谐的单色相干声学声子形成的表面声波（SAW）的频率超过1.7千兆赫兹，一个数量级的速度比其他方法。我们解决了超过8倍的线宽的光学模式的周期性调制，同时保持空间模式分布和高品质因数。由于PCM限制光子和声子的激发，耦合光学到声学频率，我们的技术开辟了光机械晶体的相干声学控制的方式。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Role of multi-level states on quantum-dot emission in photonic-crystal cavities
嵌入光子晶体纳米结构中的半导体量子点一直是人们研究的热点。在这种情况下，量子点通常被认为是简单的两级发射器，即，忽略了内部精细结构的复杂性。我们发现，由于在光子晶体中发现的电场极化的复杂的空间变化，量子点的两个正交的精细结构状态一般都耦合到一个腔模显着，这意味着两个水平的描述是不够的。因此，发射动力学和光谱，这是经常记录在实验中，修改在弱耦合和强耦合制度。所提出的效果被发现是显着的系统参数的当前国家的最先进的光子晶体腔。
2016-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
Nanocavity-mediated Purcell enhancement of Er in TiO$_2$ thin films grown via atomic layer deposition
本文提出在硅衬底上通过原子层沉积生长掺铒TiO₂薄膜并与硅纳米光子腔倏逝耦合，实现300倍Purcell增强，为硅光子集成量子存储器及片上放大器、激光器提供低温可扩展平台。
2023-09-23 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Coupling of PbS Quantum Dots to Photonic Crystal Cavities at Room Temperature
我们演示了室温下PbS量子点发射到光子晶体腔的耦合。空腔被限定在氧化的AlAs顶部的33%Al，AlGaAs膜中。将量子点溶解在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中并在腔体的顶部上旋转。量子点发射被示出映射出的结构共振，并可能被证明是可行的来源室温腔耦合单光子产生的量子信息处理应用。这些结果还表明，这种市售的量子点可用于无源结构表征。该沉积技术是通用的，并且允许具有不同点密度和发射波长的层被重新沉积在同一芯片上。
2005-05-14 physics.gen-ph physics.optics quant-ph
Extraction of the beta-factor for single quantum dots coupled to a photonic crystal waveguide
我们目前的β因子的测量，描述了单个InAs/GaAs半导体量子点发射到光子晶体波导模式的光的耦合效率。β因子通过时间分辨的频率依赖的光致发光光谱进行评估。单量子点的发射波长在光子晶体波导的带边上进行温度调谐，并记录自发发射率。衰减率高达5.7 ns ^（-1），对应于Purcell因子为5.2，测量和β因子提取高达85%。这些结果证明了光子晶体波导在实现片上单光子源方面的潜力。
2010-03-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasiresonant Excitation of InP/InGaP Quantum Dots Using Second Harmonic Generated in a Photonic Crystal Cavity
不可分辨的单光子是量子信息处理应用所必需的。单量子点的共振或准共振激发比非相干泵浦提供更大的单光子不可逆性，但在实验上也更具挑战性。在这里，我们展示了高信噪比准共振激发的InP/InGaP量子点。激发是通过从与光子晶体腔的基模谐振的电信波长激光器产生的二次谐波提供的，所述光子晶体腔在两倍于量子点跃迁波长处制造。使用InGaP材料基质的χ（2）非线性产生二次谐波。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Local Quantum Dot Tuning on Photonic Crystal Chips
基于嵌入在光子晶体器件中的InGaAs量子点的量子网络依赖于量子点彼此谐振以及与它们嵌入其中的腔谐振。我们开发了一种基于温度调谐的新技术，可以在光谱上对齐位于同一芯片上的不同量子点。该技术允许高达1.8nm的可逆的片上量子点调谐。
2007-03-28 quant-ph
Dynamics of Quantum Dot Photonic Crystal Lasers
制作了量子点光子晶体薄膜激光器并研究了其大信号调制特性。我们发现，量子点激光器的调制特性可以显着改善使用腔与大的自发发射耦合因子。我们的实验表明，模拟证实，调制速率是有限的载波捕获到点的速率在我们目前的系统中约30 GHz。
2007-03-07 quant-ph
