A strain-tunable quantum dot embedded in a nanowire antenna
我们展示了一个弹性可调的自组装量子点的纳米线天线，发射单光子的分辨率有限的光谱线宽。单光子器件由嵌入在自上而下制造的纳米线波导中的单个量子点组成，该纳米线波导集成到压电致动器上。非共振激发导致静电（波动）电荷可能在纳米线表面，造成直流斯塔克位移（不均匀加宽）;低激发功率，没有观察到的效果和分辨率有限的线宽获得。尽管在高纵横比纳米线显着的应变场弛豫，我们实现了高达1.2毫电子伏的调谐点的跃迁能量。具有高亮度、分辨率受限线宽和波长可调谐性的单光子源是未来量子技术的希望所在。
2014-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photon blockade in a bi-mode nonlinear nano-cavity embedded with a quantum-dot
研究了量子点与由二阶非线性材料构成的双模微纳光学腔的相互作用。与Jaynes-Cummings（J-C）模型相比，除了一个相干的弱驱动场，一个强泵浦光照射双模光学腔。分析结果表明，该模型表现出丰富的非经典光学现象，如极化激元之间的非线性相互作用导致的常规光子阻塞。它构成了非常规的光子阻塞诱导量子干涉由于参量驱动。在相同参数下，比较了该模型、J-C模型和双模驱动光腔的光子统计特性和平均光子数，发现该模型可以获得更强的反聚束光子和更高的平均光子数。
2019-12-11 physics.optics quant-ph
Switching of a Single Photon by Two Λ-type Three-Level Quantum Dots Embedded in Cavities Coupling to One-Dimensional Waveguide
采用实空间方法研究了单光子与两个嵌入腔中的Λ型三能级量子点相互作用系统的光开关特性。我们证明了单光子的开关可以通过调节经典驱动场的开启或关闭，以及通过控制量子点-腔耦合强度，拉比频率和腔-波导耦合率来实现。单光子在这种纳米系统中的传输特性将在下一代量子器件的设计和量子信息中得到应用。
2014-09-15 physics.optics
Optical loss and lasing characteristics of high-quality-factor AlGaAs microdisk resonators with embedded quantum dots
介绍了有源区为量子点的AlGaAs微盘谐振腔的光学特性。采用基于光纤的探测技术，在波长（λ ~1400 nm）与点发射波长（λ ~ 1200 nm）红失谐的情况下，对嵌入InAs/InGaAs阱中点（DWELL）的AlGaAs微盘谐振结构中的光损耗进行了直接无源测量。在直径D = 4.5微米的微盘上的1400 nm波长带中的测量表明，这些结构支持具有高达360，000的冷腔品质因数的模式。DWEL包含微盘，然后研究通过光泵浦在室温下。在λ ~ 1200 nm处的脉冲激光被视为含有单层InAs点的腔，阈值为~ 17微瓦，接近估计的材料透明度水平。还观察到室温连续波操作。
2004-12-11 physics.optics quant-ph
Numerical Analysis of Photon Absorption of Gate-defined Quantum Dots Embedded in Asymmetric Bull's-eye Optical Cavities
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo（东京大学先进科学技术研究中心）
本文通过数值分析证明，在非对称牛眼光学腔中调整衬底与半导体薄板间距，可使栅极定义量子点的偏振无关光子吸收效率再提升1.6倍。
2023-04-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Coherent Remote Control of Quantum Emitters Embedded in Polymer Waveguides
我们报告的相干内部状态控制的单晶纳米金刚石，平均包含1200个氮空位（NV）中心，嵌入在三维直接激光写入波导。我们激发NV中心通过波导传播的光，我们表明，发射的荧光可以有效地耦合到波导模式。我们发现到所有导模的平均耦合效率为21.6%。此外，我们调查光学检测的磁共振光谱以及拉比振荡记录通过波导耦合信号。我们的工作表明，该系统非常适合于在可自由配置的波导网络中的磁力测量和自旋相干性的远程读出，克服了对纳米金刚石中NV中心的直接光学访问的需要。这些波导集成传感器可能会开辟新的应用，如确定不透明或散射介质或光敏样品（如生物组织）内的磁场分布。
2019-08-15 physics.optics quant-ph
High Speed and High Efficiency Travelling Wave Single-Photon Detectors Embedded in Nanophotonic Circuits
超快、高量子效率的单光子探测器是现代量子光学和量子通信中最受欢迎的元件之一。高的光子探测效率对于可扩展的基于测量的量子计算、量子密钥分发和无环隙贝尔实验是必不可少的。然而，不完美的模式匹配和有限的光子吸收率通常限制了单光子探测器可达到的最大探测效率。在这里，我们展示了一个超导纳米线探测器顶部的纳米光子波导，使我们能够大大增加入射光子的吸收长度。当操作的检测器接近的临界电流，我们实现了高的芯片上的单光子检测效率高达91%，在电信波长，与波导光子通量的变化所决定的不确定性。我们还观察到非常低的暗计数率，而没有显着的妥协的检测效率。此外，我们的探测器完全嵌入在可扩展的硅光子电路中，并提供18ps的超短时间抖动。利用这种高的时间分辨率，我们证明了硅环形谐振器中的弹道光子输运。在芯片上直接实现这种具有高量子效率、高检测速度和低抖动时间的检测器克服了集成量子光子学中的主要障碍。
2012-04-04 physics.optics quant-ph
Quantum Zeno effect in a nitrogen-vacancy center embedded in a spin bath
研究了金刚石中被$^{13}$ C核自旋浴包围的氮空位中心的纵向弛豫。利用团簇关联展开（CCE）方法，数值模拟了低温下交叉弛豫引起的电子态衰减过程。结果表明，该方法不仅能够描述大失谐区的纯退相效应，而且还能模拟近共振区的量子动力学行为。我们提出了一个通过实现量子芝诺效应（QZE）来减缓NV中心衰变的方案。计算结果表明，QZE能有效地抑制NV心的衰变。
2016-08-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Gated InAs quantum dots embedded in surface acoustic wave cavities for low-noise optomechanics
针对自组装InAs量子点光力学应用需调控电荷态、降低电荷噪声的需求，通过分子束外延与纳米加工集成栅控InAs量子点与声表面波腔，在保留各子系统最优性能的同时实现低噪声光力学，为微波-光学量子转换的高效系统研究奠定关键基础。
2024-09-24 physics.optics quant-ph
Enhancement of two photon processes in quantum dots embedded in subwavelength metallic gratings
我们显示了一个大的增强的双光子吸收过程中的InAs量子点和光上转换效率从红外到近红外光谱制度，使用混合光学器件，其中近红外发射InAs量子点嵌入在顶部的金属纳米狭缝阵列。这些非线性光学过程的共振增强是由于纳米缝阵列结构内部在非常透射共振处的强局部电磁场增强。一个最大的双光子吸收增强超过20推断。不同的高场区域被确定为不同的偏振，这可以用于设计和优化这种混合结构中的有效的非线性过程。因此，将半导体量子点与亚波长金属纳米结构相结合是一种很有前途的方法，可以用于一系列可能的非线性光学器件。
2010-11-17 physics.optics
Ultranarrow linewidth room-temperature single-photon source from perovskite quantum dot embedded in optical microcavity
本研究展示了一种基于嵌入可调开放式光学微腔的CsPbI3钙钛矿量子点的室温超窄带宽单光子源，以5MHz速率产生偏振光子，光谱窄至1nm，并实现94%纯度的单模发射，为光量子技术提供高性能方案。
2023-05-16 physics.optics
Diamond optomechanical crystals with embedded nitrogen-vacancy centers
混合量子器件，其中不同的量子元件组合以实现增强的功能，近年来由于其解决量子信息处理、通信和控制中的关键问题的令人兴奋的潜力而受到广泛关注。具体地，在混合机械装置领域中已经取得了显著进展，其中量子位耦合到机械振荡器。超导量子比特已经证明了这种设备中的强耦合，并且通过晶体应变将缺陷量子比特耦合到机械元件已经实现了量子比特测量和控制的新方法。在本文中，我们展示了嵌入氮空位（NV）中心的金刚石光机械晶体的制造，实现量子制度与缺陷量子比特混合机械设备的初步步骤。我们测量了金刚石光机晶体的光学和机械共振以及单个嵌入NV中心的自旋相干性。我们发现，自旋有很长的相干时间$T_2^* = 1.5 μs$和$T_2 = 72 μs$，尽管其接近纳米表面。最后，我们讨论了这些设备的潜在改进和未来的实验在量子制度的前景。
2018-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Pronounced Purcell enhancement of spontaneous emission in CdTe/ZnTe quantum dots embedded in micropillar cavities
研究了CdTe/ZnTe量子点（QD）发光与微柱腔本征模在弱耦合区的耦合。分析了以MgSe/ZnTe/MgTe超晶格为低折射率材料的Bragg反射镜为基础的单片微柱腔中量子点的光致发光谱。柱发射显示出明显的腔本征模，其光谱形状与模拟结果吻合良好。量子点发射的谐振腔模式被证明是有效地引导朝向检测器和实验的Purcell增强的5.7倍，确定，确认理论预期。
2012-07-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
On-chip interference of single photons from an embedded quantum dot and an external laser
在这项工作中，我们演示了一个单一的自组装InGaAs量子点和外部激光器发射的单光子之间的片上双光子干涉。该量子点嵌入在空气包层定向耦合器的一个臂内，该空气包层定向耦合器用作入射光的分束器。来自衰减的外部激光器的光子耦合到分束器的第二臂，然后与量子点光子组合，从而引起不同源之间的双光子量子干涉。我们通过对来自定向耦合器的单独输出端口的光信号进行互相关来验证片上Hong-Ou-Mandel干扰的发生。这种实验方法允许我们使用经典光源（激光）在单个步骤中评估量子机制中的整体器件性能，并在应用现实的时间尺度上探测量子点光子不变性。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theory and design of quantum light sources from quantum dots embedded in semiconductor-nanowire photonic crystal systems
我们介绍了一种新的平台，用于实现芯片上的量子电动力学使用光子晶体波导结构组成的周期性纳米线阵列与嵌入半导体量子点作为量子光源。这些基于波导的结构，现在可以制造具有优异的精度，被发现产生波导Purcell因子超过100和片上β因子高达99%。我们研究了光子晶体波导和有限尺寸结构的基本光学性质，使用光子能带结构计算和严格的格林函数计算，使我们能够获得模式特性和光子态的局域密度。与基于平板的光子晶体的比较也作出了，我们强调了在纳米线系统的关键优势，包括潜在的，以尽量减少非本征散射损失，并产生高的理论Purcell因子和β因子的芯片上。我们还表明，这些结构表现出丰富的光子兰姆位移在宽带频率。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spin-dependent directional emission from an asymmetry optical waveguide with an embedded quantum dot ensemble
在这项研究中，我们研究了光子线波导嵌入的合奏量子点，定向发射到波导依赖于合奏的自旋状态。这是通过光的自旋轨道相互作用的帮助来实现的。波导具有两步阶梯状截面，并且仅在上一步嵌入量子点（QD），使得来自自旋极化QD的发射的圆偏振控制辐射的方向。我们数值验证，超过70%的从合奏发射器的辐射是朝着一个特定的方向在波导。我们还研究了一个微盘谐振器与阶梯状的边缘，支持选择性耦合的量子点系综辐射到一个耳语厨房模式单向旋转。我们的研究为自旋相关的光电子器件提供了基础。
2019-02-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Enhanced spontaneous down-conversion in a nonlinear crystal embedded with plasmonic-quantum emitter hybrid structures
通过路径干涉效应，即Fano共振，控制纳米结构的非线性响应已被广泛研究。在这样的材料中，已经考虑了在热点附近发生的频率转换过程。在这里，我们研究一个不同的案例。频率转换过程沿着非线性晶体的主体发生。金属纳米粒子-量子发射体二聚体通过引入干扰转换路径来控制在整个晶体中发生的下转换过程。二聚体作为相互作用中心。我们表明，2个数量级的增强是可能的，超出了由于本地化效应的增强。该因子乘以由于场局部化而发生的增强。
2020-03-23 physics.optics
Fano-control of down-conversion in a nonlinear crystal embedded with plasmonic-quantum emitter hybrid structures
通过路径干涉效应控制纳米结构的非线性响应，即，Fano共振，已被广泛研究。在这样的研究中，频率转换过程发生在热点附近。这里，我们研究频率转换过程发生\textit{along the body of a nonlinear crystal}的情况。金属纳米粒子-量子发射体二聚体通过引入干扰转换路径来控制在整个晶体中发生的下转换过程。二聚体作为相互作用中心。我们表明，2个数量级的增强是可能的，由于本地化效应的增强。也就是说，该因子乘以由于场局部化而发生的增强。
2020-08-17 physics.optics
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
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
Enhancement of radiative processes in nanofibers with embedded plasmonic nanoparticles
单光子的有效操纵和长距离传输是纳米量子光学的关键组成部分。在这封信中，我们研究了一个单独的光发射器放置到一个金属纳米粒子耦合到一个发光二极管的发射特性。我们发现，等离子体激元场的增强，加上独特的和协同的光限制，有助于整体增加的发射率以及量子产率。
2016-02-03 physics.optics
Quantum theory of exciton-photon coupling in photonic crystal slabs with embedded quantum wells
对波导芯层中嵌入量子阱的光子晶体平板辐射-物质耦合进行了理论描述。一个完整的量子理论的发展，通过量子化的电磁场与折射率的空间调制和激子质心场在一个周期性的分段恒定的潜力。利用广义Hopfield方法对相互作用系统的二次量子化哈密顿量进行对角化，得到了包含损耗的激子-光子混合模的复色散.研究了弱耦合和强耦合两种情况的发生，并得出结论，系统的新本征态由称为光子晶体极化激元的准粒子描述，其可以在两种情况下发生：（i）在光线以下，当激子和非辐射光子能级之间发生共振时，（ii）在光线上方，条件是激子-光子耦合大于共振光子模式的固有辐射阻尼（辐射极化激元）。对于正方形晶格的空气孔，发现下极化激元分支的能量最小值可以发生在垂直入射附近。后一结果对实现光子晶体平板中的极化激元参量相互作用具有潜在的意义。
2007-06-04 cond-mat.soft physics.optics
Fano resonances of microwave structures with embedded magneto-dipolar quantum dots
铁磁样品中的长程偶极-偶极关联可以用整个系统的集体激发来处理。线性尺寸小于退相长度，但仍远大于交换相互作用尺度的铁氧体样品是介观结构。最近的研究表明，介观准二维铁氧体圆盘具有人工原子结构的独特性质：能量本征态、本征功率流涡旋和本征螺旋度参数。由于这些特性，铁氧体圆盘中的MDM能够将微波辐射限制到亚波长尺度。在微波结构与嵌入MDM铁氧体样品，可以观察到量子化的领域与拓扑结构的独特特征。使用准2D铁氧体盘散射器，沿着信道传播方向具有内部MDM共振谱，可以显著地改变传输。在本文中，我们表明，MDM铁氧体颗粒与其环境的相互作用与自然和人工原子结构中观察到的Fano共振干涉有很深的相似性。我们将所观察到的效应表征为MDM量子点中的Fano共振干涉。
2013-09-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
