Large quantum nonreciprocity in plasmons dragged by drifting electrons
本文预测并验证了源自布洛赫波函数量子度规的量子等离激元多普勒频移，在扭转双层石墨烯中实现高达20%的非互易性，证明其在莫尔系统中优于经典机制。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Single Plasmon Switching with n Quantum Dots System Coupled to One-Dimentional Waveguide
利用实空间方法研究了等间距量子点与一维表面等离子体波导相互作用过程中等离子体激元的开关特性。我们发现，可以通过动态调节和改变量子点的等跃迁频率的数量来打开或关闭单个等离子体激元的透射和反射。
2013-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transport Properties of a Single Plasmon Interacting with a Hybrid Exciton of a Metal Nanoparticle-Semiconductor Quantum Dot System Coupled to Plasmonic Waveguide
采用实空间方法研究了一维表面等离子体波导耦合的半导体量子点和金属纳米粒子混合系统与单个等离子体相互作用过程中的输运性质.我们认为MNP与SQD相互作用导致了混合激子的形成，通过调节施加在MNP与SQD混合纳米体系上的经典控制场的频率、金属纳米颗粒的种类以及背景介质，可以控制单次入射等离子体激元的透射和反射.单等离子体激元与这种混合纳米系统相互作用的输运性质可以在下一代量子器件如单光子开关和纳米镜的设计以及量子信息处理中找到应用。
2015-12-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
Interacting quantum plasmons in metal-dielectric structures
我们发展了一个一致的量子描述的表面等离子体与量子发射器和外部电磁场的相互作用。在色散和吸收介质中的宏观电动力学框架内，我们推导出，在马尔可夫近似下，正则哈密顿量，交换关系，和耦合参数的任意形状的金属介质结构的特征尺寸远低于衍射极限的等离子体模式。然后，我们开发了一种新的量子方法桥接的宏观和规范的计划，其中描述了相互作用的等离子体的玻色子模式与线性色散的电磁场和量子发射器的耦合介导的经典等离子体。通过准确地占介质的光学色散和损失的表面等离子体激元与光和本地化的电子激发的相互作用，这种方法可以作为一个框架，研究非马尔可夫效应等离子体激元。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall 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
Generation of photon-plasmon quantum states in nonlinear hyperbolic metamaterials
我们通过非线性等离子体和超材料纳米结构中的自发波混合开发了集成成对光子等离子体激元产生的一般理论框架，通过电磁格林函数严格解释了量子机制中的材料色散和损耗。我们在具有70%内部量子效率的层状金属-介质结构中发现了光子-等离子体激元关联，并揭示了双曲型超材料中由于拓扑转变而导致的宽带产生增强的新机制。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Nature of Plasmon-Enhanced Raman Scattering
我们报告等离子体增强拉曼散射在石墨烯耦合到一个单一的等离子体热点测量作为激光能量的函数。的G峰的增强曲线显示出强烈的增强（高达$10^5$）和窄共振（30毫电子伏），这是由金纳米二聚体的局部表面等离子体引起的。我们观察到的缺陷模式的散射在一个无缺陷的石墨烯晶格中的等离子体共振的演变。我们提出了等离子体增强拉曼散射的量子理论，其中等离子体形成的激发过程的一个组成部分。散射通道之间的量子干涉解释了实验观察到的共振轮廓，特别是，显着差异的增强因子为传入和传出的共振和缺陷型模式的外观。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Broadening of plasmonic resonance due to electron collisions with nanoparticle boundary: quantum-mechanical consideration
我们提出了一种量子力学方法来计算金属纳米结构中由于电子与结构表面的碰撞而引起的等离子体共振的加宽。如果结构的特征尺寸远大于金属中的德布罗意电子波长，则该方法是适用的。该方法可用于研究单个纳米粒子和纳米粒子阵列的等离子体特性。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Spontaneous decay of a quantum emitter near a plasmonic nanostructure
我们发展了一个位于金属-电介质结构附近的量子发射体（QE）的自发衰变理论，该结构支持局域表面等离子体。如果等离子体共振被调谐为接近QE发射频率，则由于从QE到局部等离子体模式的能量转移，随后通过等离子体天线进行光子发射，发射被增强。发射速率取决于等离子体激元与辐射场的耦合和金属中欧姆损耗之间的密切相互作用。在这里，我们开发的等离子体激元格林函数的方法，包括等离子体激元与辐射的相互作用，以获得显式表达式的辐射衰减率和光学极化率的局部等离子体激元模式在任意的等离子体激元纳米结构。在这种方法中，我们通过将其与等离子体激元模式密度（其表征等离子体激元场限制）相关来提供等离子体激元模式体积的一致定义，并恢复标准腔形式的Purcell因子，但现在用于等离子体激元系统。我们表明，QE放置在一个小的金属纳米结构的尖锐尖端附近的“热点”，等离子体激元模式的体积与金属体积的比例，同时非常敏感的接近尖端。最后，我们推导出任何纳米等离子体系统的辐射功率谱的增强因子，并将其与自发衰变率的Purcell因子联系起来。我们说明了我们的研究结果，位于金纳米棒尖端附近的QE的数值例子。
2022-10-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Quantum theory of surface plasmon polariton scattering
我们介绍了量子力学的形式主义处理表面等离子体极化激元散射在界面上。我们开发的理论-这是从根本上不同于类似的光子方案-是用来调查的可能性等离子体分束器在量子水平。值得注意的是，我们发现，可以达到一个广泛的分光比。作为一个应用，我们描述了一个50：50等离子体分束器，并研究了表面等离子体激元的一阶量子干涉。理论研究结果表明，表面等离子体分束器能够在量子域中可靠、高效地工作。
2010-08-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
`Deterministic' quantum plasmonics
我们证明了“确定性”发射的传播量子表面等离子激元极化激元在自由选择的位置上的黄金等离子体插座。这是通过使用由具有两个氮空位色心占据的金刚石晶体制成的近场扫描光源作为等离子体激元发射器来实现的。我们的演示依赖于一个薄的均匀的金膜和近场光学显微镜的纳米结构的厚金膜的泄漏辐射显微镜。我们的工作为量子等离子体的未来基础研究和应用铺平了道路，这些研究和应用需要精确定位单等离子体源，并可能在等离子体和纳米光子学中开辟一个新的分支，即扫描量子等离子体。
2010-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Resonant plasmon-assisted tunneling in a double quantum dot coupled to a quantum-Hall plasmon resonator
该研究实现了量子霍尔等离激元谐振腔的单等离激元模式与双量子点的耦合，观测到共振等离激元辅助隧穿，测得可通过静电环境调控的等离激元能量与耦合强度，为等离激元腔量子电动力学强耦合研究奠定基础。
2024-07-16 cond-mat.mes-hall
Quantum Plasmonics
量子等离子体是一个快速发展的研究领域，涉及光的量子特性及其与纳米级物质的相互作用的研究。在这里，表面等离子体激元-电磁激发耦合到金属-电介质界面上的电子电荷密度波或定位在金属纳米结构上-使光的限制范围远远低于传统光学。本文综述了表面等离子体激元量子特性的实验和理论研究的最新进展，它们在量子水平上控制光-物质相互作用的作用和潜在的应用。量子等离子体开辟了一个新的前沿，在表面等离子体的基础物理学和实现量子控制的设备，包括单光子源，晶体管和超紧凑的电路在纳米级的研究。
2013-12-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum electrodynamics description of localized surface plasmons at a metal nanosphere
基于由电磁场、描述等离子体激元的振荡器和描述等离子体激元以外的激发的储层组成的微观模型，提出了金属纳米球中局域表面等离子体激元（LSP）的正则量子化方案.这个完全量子电动力学理论的本征模显示出一个光谱，包括辐射去极化和加宽，包括从准静态LSP模式的红移，随着颗粒尺寸的增加。这些光谱配置文件正确匹配与精确的经典电动力学（米氏理论）。本方案提供了在近场和远场区域中的每个等离子体激元的电场，从而证明了其在量子等离子体激元学和纳米光学领域中的实用性。
2021-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Theory of light emission from quantum noise in plasmonic contacts: above-threshold emission from higher-order electron-plasmon scattering
我们发展了一个理论框架的基础上的非平衡格林函数形式主义的等离子体接触的光发射的描述。我们的理论建立了有限频率量子噪声和交流电导的接触和光发射之间的基本联系。计算的量子噪声更高的订单中的电子-等离子体激元相互作用，我们确定了等离子体激元诱导的电子-电子相互作用的源实验观察到的阈值以上的光发射偏置STM接触。我们的研究结果提供了重要的洞察相互作用对原子级接触的光发射的影响。
2015-02-21 cond-mat.mes-hall
Regular quantum plasmons in segments of graphene nanoribbons
石墨烯等离子体激元具有贵金属等离子体激元无法比拟的优势，例如高可调谐性和低损耗。然而，对于小于10 nm的石墨烯纳米结构，尽管它们具有潜在的应用，但对它们的等离子体激元或是否存在规则的等离子体激元行为知之甚少。在这里，我们提出了第一性原理计算的锯齿形石墨烯纳米颗粒段的等离子体激元激发。发现了规则的等离子体行为：在低能区（< 1.5 eV）仅存在一个等离子体模式。当宽度（W）大于1.5 nm时，经典的静电标度律仍然近似成立，但当W < 1.5 nm时，由于量子效应，经典的静电标度律完全失效。不同掺杂浓度下的标度表明，等离子体激元近似为自由电子等离子体激元，而不是狄拉克等离子体激元。
2013-08-15 cond-mat.mes-hall
Second-order quantum nonlinear optical processes in single graphene nanostructures and arrays
在单光子水平上实现非线性光学相互作用是近几年来的一项重要工作。大部分工作集中在实现强三阶非线性，例如通过使用单原子或其他量子发射体，而实现强二阶非线性的可能性仍未探索。在这里，我们描述了一种新的技术来实现这样的非线性使用石墨烯，利用强per-photon场与紧密限制的石墨烯等离子体结合空间非局域非线性光学相互作用。我们表明，在适当设计的石墨烯纳米结构，这些条件使一个单一的量子化的等离子体激元和纠缠的等离子体激元对之间的非常强大的内部下转换，或二次谐波产生的逆过程。一个单独的问题是如何观察到如此强的内部非线性，给定这些等离子体共振和自由空间辐射场之间名义上的弱耦合。一方面，通过使用集体耦合到辐射的纳米结构阵列，我们表明，内部的非线性可以表现为有效的频率转换的辐射场在极低的输入功率。另一方面，有效耦合到单个纳米结构的技术的发展将允许这些非线性过程在单个输入光子的水平上发生。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coupling of single quantum emitters to plasmons propagating on mechanically etched wires
我们证明了一个单一的氮空位中心在纳米金刚石的机械蚀刻银纳米线传播等离子体激元模式的耦合。通过原子力显微镜悬臂的尖端在单晶银纳米片上进行机械蚀刻，以产生具有预先设计长度的线。我们发现，单等离子体激元传播可以在这些线，从而使这些结构的量子信息处理的平台。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmon recombination in narrowgap HgTe quantum wells
考虑电子极化率的空间色散，计算了窄禁带HgTe/CdHgTe量子阱中二维等离子体激元的色散规律。在带隙的能量尺度上的等离子体激元频率对波矢量的依赖关系示出为接近线性的显着改变的临界浓度的非平衡电子-空穴气体对应于“开关”的载流子复合与等离子体激元发射。计算了复合率与等离子体激元发射。
2020-10-30 cond-mat.mes-hall
Quantum Statistics of Surface Plasmon Polaritons in Metallic Stripe Waveguides
单表面等离子体激元激发使用通过自发参量下转换产生的光子。研究了平均激发率、强度关联和Fock态布居。在我们的实验中观察到的二阶相干性的依赖性是一致的线性不相关的马尔可夫环境中的量子制度。我们的研究结果提供了重要的信息损失的影响，用于评估潜在的等离子体波导未来的纳米光子电路在量子制度。
2012-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strongly Modified Plasmon-Matter Interaction with Mesoscopic Quantum Emitters
半导体量子点（QD）在诸如光捕获、全固态量子通信和量子计算等新兴领域中提供了光与物质之间的重要联系。量子点是一种优良的单光子源，可以长时间存储量子比特，使其成为集成量子信息网络中光与物质之间的互连。为此，必须使用纳米光子结构（诸如光子晶体腔和波导或等离子体纳米线）来强烈增强光-物质相互作用强度。到目前为止，人们一直假设量子点可以像原子光子发射器一样处理，其中波函数的空间特性可以安全地忽略。在这里，我们证明了点发射器的量子点附近的等离子体纳米结构的描述打破。我们观察到，量子点可以激发等离子体激元8倍更有效地取决于他们的取向，由于他们的介观字符。无论是增强或抑制等离子体激元激发的速率观察到的等离子体激元纳米结构的几何形状完全符合一个新的理论。这一发现在原子系统中没有等效性，并为新型纳米光子器件铺平了道路，这些器件利用量子点的扩展尺寸作为增加光-物质相互作用强度的资源。
2010-11-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Theory of the strong coupling between quantum emitters and propagating surface plasmons
在这里，我们提出了在二维金属表面中观察到的量子发射体和传播的表面等离子体之间的强耦合现象的理论基础。为此，我们开发了一个从头算量子框架，该框架考虑了发射体和表面等离子体之间的相干耦合，并结合了耗散和退相的存在。对于一个单一的发射器和一个无序的合奏发射器，我们的形式主义是能够揭示的关键物理机制，解释报道的现象，并确定优化强耦合的物理参数。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonlinear quantum logic with colliding graphene plasmons
石墨烯已经成为将非线性量子光学带到纳米尺度的有前途的平台，其中大的固有光学非线性使得长寿命和主动可调谐的等离子体激元能够强烈地相互作用。在这里，我们从理论上研究了两个对向传播的等离子体激元之间的碰撞在石墨烯纳米粒子，其中横向亚波长限制赋予传播的等离子体激元与%大的有效质量的平带色散，增强了它们的相互作用。这种情况下提出了有趣的可能性，实现多模极化激元门，规避由夏皮罗不去定理的光子门在非线性光纤中的限制。作为一个典型的例子，我们证明了高保真度条件Pi相移（CZ）的可行性，其中门的性能从根本上只受单等离子体激元寿命的限制。这些结果为强相互作用极化激元的量子信息和多体应用开辟了新的途径。
2023-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Geometry and Topology of Bulk Plasmons in Weyl Metals
University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）；University of Illinois（伊利诺伊大学）
研究Weyl费米子等离子激元的单极子拓扑结构，发现其涡旋度与费米面陈数相关，并揭示其与光的线性偏振选择性耦合的量子几何起源。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall
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
Multi-qubit quantum phase gates based on surface plasmons of a nanosphere
利用格林函数方法研究了纳米球表面等离子体激元与量子发射体系综相互作用产生的Dicke亚辐射和超辐射。基于这样的研究，我们提出了一个确定性多比特量子相位门的方案。作为一个例子，两个量子比特，三个量子比特，和四个量子比特的量子相位门进行了详细的设计和分析。现象由于在金属中的损失进行了讨论。这些现象的潜在应用量子信息处理的预期。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmon confinement in fractal quantum systems
材料制造的最新进展已经使得在量子等离子体激元体系中创建任意非周期性二维结构成为可能。这为探索电子气体在复杂几何形状（如分形）中的等离子体性质铺平了道路。在这项工作中，我们研究了Sierpinski地毯和垫片，两个原型分形不同的分支，通过充分计算它们的介电函数的等离子体性质。我们表明，谢尔宾斯基地毯具有色散可比的正方形晶格，但谢尔宾斯基垫片具有高度本地化的等离子体模式与平坦的色散。这种强的等离子体激元约束在分叉分形可以提供一个新的设置在量子尺度上操纵光。
2018-01-19 cond-mat.mes-hall
Colloidal-quantum-dot spasers and plasmonic amplifiers
胶体量子点是目前用于照明、显示器和激光器的坚固、高效和可调谐的发射器。因此，当spaser（一种类似激光的表面等离子体激元源）首次被提出时，量子点被指定为理想的等离子体激元增益介质。然而，随后的spaser设计需要一种单一的材料来同时提供增益和定义等离子体腔，这种方法不适合量子点和其他胶体纳米材料。在这里，我们开发了一个更开放的架构，从腔体的增益介质，导致一个通用的类量子点为基础的spasers，允许控制的产生，提取和操纵等离子体激元。我们首先创建高品质因数、像差校正的Ag等离子体腔。然后，我们通过电流体动力学印刷18，19或滴铸结合量子点。在环境条件下的光激发产生高于阈值的单色等离子体激元。该信号被提取，通过集成放大器引导，并聚焦在附近的纳米级尖端，产生强烈的电磁场。这种spaser平台可以在不同的波长、尺寸尺度和几何形状下部署，可以实现更复杂的片上等离子体器件。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Routing surface plasmons by a quantum-dot nanostructure: nonlinear dispersion effects
在量子信息处理中，通常采用单量子发射器的线性波导作为路由器来构建量子网络。在这里，我们研究了非线性色散对单表面等离子体激元的量子路由的影响，两个金属纳米线与一对量子点之间。利用实空间中的全量子理论，我们得到了单个表面等离子体激元在一对量子点散射下进入两个等离子体激元波导的四个出口的路由概率。结果表明，通过适当地设计点间距离和点-等离子体激元耦合，表面等离子体激元在等离子体激元波导通道之间的路由能力可以显著高于由具有线性色散的单发射极波导形成的相关网络。有趣的是，目前的二次色散在波导传递的表面等离子体激元输运的明显Fano样的共振。因此，所提出的双点配置可以用作用于控制等离子体波导中的表面等离子体激元路由的鲁棒量子路由器和等离子体Fano类共振控制器。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Intrasubband plasmons in a finite array of quantum wires placed into an external magnetic field
本文讨论了量子线阵列中的子带内等离子体激元的理论研究。量子线阵列由有限数量的量子线组成，相互之间等距离排列，置于外部磁场中。我们考虑了两种类型的量子线阵列：一种是所有量子线中电子密度相等的有序量子线阵列，另一种是弱无序量子线阵列，其特征是一个缺陷量子线的电子密度与其他量子线的电子密度不同。对于置于外磁场中的有序量子线阵列，预测了等离子体激元频率对量子线中一维电子密度的非单调依赖关系。对于高磁场的存在的1D电子密度范围内，等离子体激元模式不存在，示出。对于弱无序量子线阵列，发现存在与通常模式不同性质的局域等离子体激元模，在高磁场下，缺陷量子线中的局域等离子体激元模在一定的一维电子密度范围内消失。
2003-10-15 cond-mat.mes-hall
Chiral edge plasmons in quantum anomalous Hall insulators
Beijing Forestry University（北京林业大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
研究发现贝里曲率使量子反常霍尔绝缘体中沿相反方向传播的边缘等离激元分裂，即使陈数为零时也存在单向边缘等离激元，其群速度符号在大波矢下反转，为近期实验观测提供了定量解释。
2024-04-22 cond-mat.mes-hall
Quantum plasmonic non-reciprocity in parity-violating magnets
金属的光学响应通常由等离子体共振主导-相互作用的电子液体的集体振荡。在这里，我们揭示了一类新的等离子体-量子度规等离子体（QMP）-出现在广泛的奇偶违反磁性金属。在这些材料中，量子度规的偶极分布（布洛赫波函数的基本特征）产生固有的非互易体等离子体激元。引人注目的是，QMP的非互易性即使在单粒子色散是对称的情况下也会表现出来：QMP对隐藏在布洛赫波函数中的时间反演和宇称违反很敏感。在具有非对称单粒子色散的材料中，量子度规偶极诱导的非互易性可以在大频率下继续占主导地位。我们预计，QMP可以实现在广泛的奇偶违反磁铁，包括扭曲的双层石墨烯异质结构，量子几何量可以实现大的值。
2023-01-19 cond-mat.mes-hall
Phonon confinement and plasmon-phonon interaction in nanowire based quantum wells
共振拉曼光谱实现在紧密间隔的纳米线为基础的量子阱。声子量子化符合2.4 nm厚的量子阱观察，在协议与横截面透射电子显微镜测量和光致发光实验。通过观察耦合等离子体-声子模式，证明了在量子化结构内高密度等离子体的产生。等离子体的密度以及由此的等离子体-声子相互作用由激发功率控制。这一工作为进一步研究纳米线中的受限高密度电荷系统奠定了基础。
2011-05-12 cond-mat.mes-hall
Eigenstate control of plasmon wavepackets with electron-channel blockade
通过电子通道阻塞效应，利用腔体实现对等离子体波包本征态的精确控制，提升量子电路的稳定性和可控性。
2025-11-22 cond-mat.mes-hall
Deterministic coupling of a quantum emitter to surface plasmon polaritons, Purcell enhanced generation of indistinguishable single photons and quantum information processing
集成光子电路是全光、片上量子信息处理和量子计算机的重要组成部分。纳米等离子体电路中的确定性集成单光子源导致了在衍射极限之外操作的密集封装的可扩展量子逻辑电路。在这里，我们报告的耦合效率的单光子源的等离子体波导，特征传输光谱，传播长度，衰减长度，和等离子体的珀塞尔因子。我们模拟了金属-介质-金属波导中不同宽度介质的透射谱，以找到合适的波长。发现Al $_{2}$ O $_{3}$的最大传输长度为3.98 m，介电宽度为140 nm，耦合效率大于82%.发现等离子体Purcell因子与介电宽度（w）成反比，当w等于1 nm时，其高达31974。我们还计算了光子的量子特性，如不可逆性，发现如果单光子源是确定性耦合的，它可以通过等离子体纳米腔增强。进一步，我们提出了一个可扩展的金属-介质-金属波导基于量子逻辑电路使用的等离子体电路和马赫-曾德尔干涉仪。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Non-local quantum effects in plasmons of graphene superlattices
通过使用非局域的量子力学响应函数，我们研究了一维超晶格（SL）势$V_0 \cos G_0x$中的石墨烯等离子体。SL引入与电子子带跃迁相关联的量子能量标度$E_G \sim \hbar v_F G_0$。在低于$E_G$的能量下，等离子体激元色散是高度各向异性的;等离子体激元垂直于SL轴传播，但被沿着SL方向的电子跃迁阻尼。这些结果的有效性的半经典近似描述周期性结构中的低能等离子体激元的问题。在更高的能量，分散体成为各向同性和Drude类与有效Drude重量有关的局部化学势的绝对值的平均值。因此，对动能的全量子力学处理引入了使SL中的等离子体离域的非局部效应，使得系统甚至在电荷密度消失的奇点附近表现为超材料。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall
Visible quantum plasmonics from metallic nanodimers
我们报告的理论证据表明，散装非线性材料弱相互作用的高度本地化的等离子体模式在超亚波长金属纳米结构可以导致在可见光范围内的单等离子体水平的非线性效应。特别是，在这样的系统中的两个等离子体相互作用能量的数值估计是可比的典型的等离子体线宽。因此，局部表面等离子体预测表现出纯粹的非经典行为，这可以清楚地确定从相干电磁激励下的量子化等离子体场散射的信号中的亚泊松二阶相关。我们明确表明，系统敏感的单等离激元散射可以实验实现相结合的电磁约束在间隙区域的金纳米二聚体与当地的渗透或沉积的普通非线性材料。我们还提出了配置，可以允许现实地检测到这样的效果与国家的最先进的技术，克服了由短等离子体激元寿命的限制。
2016-10-03 cond-mat.mes-hall
Nonlinear atom-plasmon interactions enabled by nanostructured graphene
电可调石墨烯等离子体有望实现与共振量子发射器的强光-物质相互作用。然而，石墨烯中的等离子体共振通常限于红外频率，低于鲁棒量子光源和许多生物学上感兴趣的分子中的光学激发的频率。在这里，我们建议利用纳米结构石墨烯的等离子体辅助的非线性光学响应所产生的近场与在近红外操作的邻近量子发射器共振耦合。我们发现，石墨烯纳米盘产生的非线性近场可以强烈激发和相干控制量子态在二能级和三能级原子系统时，其等离子体共振的三次谐波被调谐到一个特定的电子跃迁。在本方案中，发射体和等离子体共振是非简并的，避免了自发发射的强烈增强。我们设想的非线性等离子体激元耦合方案在传感和时间量子控制的潜在应用。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall
Intermediate Field Coupling of Single Epitaxial Quantum Dots to Plasmonic Waveguides
本文针对GaAs量子点与银纳米线等离激元波导直接结合时损耗过大的问题，提出在中间场区域引入间隔层，并通过实验与模拟证明该方案可借助驻波干涉将耦合效率提升至四倍。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall
Observation of new plasmons in the fractional quantum Hall effect: interplay of topological and nematic orders
奇异量子流体的集体模式揭示了产生复杂量子基态的物理机制。我们观察到意想不到的新的集体模式在分数量子霍尔（HALH）制度：内朗道级等离子体在第二朗道级共振非弹性光散射测量。等离子体预示着旋转对称性破缺阶段在倾斜磁场，并揭示在这些阶段的长程平移不变性。等离子体激元特征对填充因子的依赖性为拓扑量子霍尔序和双电子液晶相之间的相互作用提供了新的见解。在朗道能级填充因子v = 5/2的等离子体光谱中的显著强度最小值强烈表明，这种可以支持非阿贝尔激发的配对状态抑制了竞争的非阿贝尔相位，揭示了5/2超流态对于小倾斜角的鲁棒性。在v = 7/3时，一个尖锐而强烈的等离子体激元峰与新出现的宏观相干性相联系，支持了在这个填充因子下提出的一个λ H λ态的模型。
2019-02-06 cond-mat.mes-hall
Coulomb effects on the photo-excited quantum dynamics of electrons in a plasmonic nanosphere
随着最近的实验研究逐渐变小的等离子体粒子的光学性质，量子效应变得越来越相关，需要微观描述。利用密度矩阵理论，我们分析了小纳米球的光激发少电子动力学。在体等离子体激元的标准推导之后，我们特别旨在阐明库仑相互作用的作用。计算线性光学响应中的介电磁化率谱，我们发现由电子之间的库仑相互作用介导的集体响应导致的离散共振。在非线性区域，系统的职业表现出相互作用的本征态之间的振荡。我们的方法提供了一个理想的平台来研究和解释非线性和量子等离子体，揭示了等离子体纳米球的光激发动力学具有相似之处，并结合了两者的特点，众所周知的两级拉比动力学，和典型的等离子体的集体多电子行为。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium states of a plasmonic Dicke model with coherent and dissipative surface plasmon-quantum emitter interactions
混合光子等离子体纳米结构允许工程师的量子发射器和腔模式的耦合占直接相干和环境介导的耗散途径。利用广义等离子体Dicke模型，我们探讨了这些相互作用的非平衡相图。分析表明，它们的相互作用导致了超辐射态和规则激光态向耗散耦合区的扩展，并产生了与超辐射态和规则激光态有边界的无粒子数反转的激光相。计算出的光子发射光谱表明，这些阶段进行不同的签名。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stimulated emission of plasmon-LO mode in narrow gap HgTe/CdHgTe quantum wells
我们计算了等离子体激元LO模的色散，同时考虑了电子极化率的空间色散。结果表明，在（013）面上生长的6 nm宽的HgTe/CdTe量子阱和5 nm宽的HgTe/Cd_（0.7）Hg_（0.3）Te量子阱中，在GaAs的Reststrahlen带对应的频率范围内，等离子体LO模的受激发射是可能的。由于等离子体激元-LO模式的色散定律的各向异性，[03-1]方向看起来对于产生是最佳的。
2021-06-09 cond-mat.mes-hall
On-Chip Single Plasmon Detection
表面等离子体激元（等离子体激元）有潜力接口的电子和光学器件。它们可以证明对集成量子信息处理非常有用。在这里，我们展示了单等离子体沿金波导传播的芯片上的电检测。使用光学发射量子点的单光子发射来激发等离子体激元。在传播了几微米之后，等离子体激元被耦合到近场中的超导检测器。相关测量证明，单等离子体被检测到。
2010-01-15 cond-mat.mes-hall
Density Functional Tight-Binding Enables Tractable Studies of Quantum Plasmonics
针对量子层面等离激元研究计算难度大的问题，该文介绍DFTB尤其是RT-TDDFTB方法，可高效模拟大体系超快过程，适用于光吸收、光催化等多类等离激元相关研究，是探究材料极限时空尺度涌现物理的有力工具。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall
Spatially resolved quantum plasmon modes in metallic nano-films from first principles
电子能量损失谱（EELS）可用于探测纳米结构材料中的等离子体激元激发，具有原子尺度的空间分辨率。对于小于几个纳米的结构，量子效应预计是重要的，限制了广泛使用的半经典响应模型的有效性。在这里，我们提出了一种方法来识别和计算空间分辨等离子体模式的第一原则的基础上的动态介电函数的频谱分析。作为一个例子，我们计算的等离子体振子模式的0.5-4 nm厚的钠膜，并发现它们可以被分类为（传统的）表面模式，次表面模式，和一组离散的体模式类似于整个薄膜的驻波。我们发现了量子限制和非局域响应的明显效果。量子等离子体激元模式提供了一个直观的图片集体激发的限制电子系统，并提供了一个清晰的解释空间分辨EELS光谱。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall
Surface plasmons in a metal nanowire coupled to colloidal quantum dots: Scattering properties and quantum entanglement
研究了金属纳米线与两个胶体量子点强耦合时的单表面等离激元相干输运。通过求解相应的本征方程，得到了透射系数和反射系数的解析表达式。当量子点间距等于表面等离子体激元半波长的倍数时，两个量子点的波函数可以产生远程纠缠。此外，通过向量子点施加经典激光脉冲，纠缠态可以存储在与表面等离子体激元去耦的亚稳态中。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant Scattering of Surface Plasmon Polaritons by Dressed Quantum Dots
在强耦合条件下，研究了嵌入半导体量子点的表面等离子体激元-极化激元波的共振散射。与局部介质表面缺陷的非共振散射相反，预测了散射场谱中的强共振峰，并伴有两个侧谷。峰高非线性地依赖于表面等离子体激元-极化激元波的振幅，反映了量子点内部光子修饰的电子-空穴等离子体的反馈动力学。散射场峰值强度的这种独特行为与表面等离子体激元-极化激元波的吸收光谱中由于带间光子修整效应而发生的共振凹陷相关。我们的表面等离子体极化激元波的散射的结果可能是实验观察和应用于空间选择性照明和个别分子的成像。
2014-05-01 cond-mat.mes-hall
Cyclotron Resonance of an Interacting Polaron Gas in a Quantum Well. Magneto-Plasmon-Phonon Mixing
在考虑磁等离子体声子混合和能带非抛物性的情况下，对GaAs/AlAs量子阱中相互作用极化子气体的回旋共振谱进行了理论研究.不同的磁等离子体声子模式的总的磁极化子耦合强度的贡献作为电子密度的函数进行了研究。从理论上证实了高密度GaAs/AlAs量子阱中的磁极化子共振耦合发生在GaAs的TO声子频率附近，而不是GaAs的LO声子频率附近。计算的CR光谱与最近的实验数据一致。
2003-08-26 cond-mat.mes-hall
Surface plasmons mediated energy transfer from a semiconductor quantum well to an organic overlayer
我们考虑的共振能量转移从一个二维的Wannier激子（施主）的Frenkel激子的分子晶体覆盖层（受体）时，有源介质被分隔的金属层，可能是一个电极。我们表征了表面等离子体对这一过程的影响。使用现实的材料参数的值，我们表明，它是可能的，以改变传输速率通常在一个因素为5（根据几何配置高达44）。然后，我们考虑到由于与金属的接近而导致的有机发光的猝灭。后者是显着的，并产生负面影响的总内部效率，我们讨论不同的几何形状。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantum symmetry breaking of exciton/polaritons in metal-nanorod plasmonic array
我们研究了发射体修饰的银纳米棒系统的集体超辐射行为。从德鲁德模型的等离子体激元振荡，我们到达一个半经验的哈密顿描述量子表面等离子体激元模式和量子发射器之间的耦合，可以通过操纵它们的几何形状，间距和方向进行控制。此外，识别最低的极化激元模式的SP-状态打扮的激子附近的$k=0$，我们研究的条件允许的极化激元量子相变。虽然该系统是正式的一维阵列，我们表明，感兴趣的极化激元状态可以进行量子相变，形成玻色凝聚体在有限的温度下的物理参数范围。
2015-11-03 cond-mat.mes-hall
Plasmons in tunnel-coupled graphene layers: backward waves with quantum cascade gain
由石墨烯和相关层状材料组成的范德华异质结构中的等离子体激元表现出深亚波长限制和大的传播长度。在这封信中，我们表明，石墨烯-绝缘体-石墨烯隧道结构可以作为等离子体增益介质。增益源于受激电子隧穿伴随着层间粒子数反转下相干等离子体激元的发射。在对应于具有共线动量的电子状态之间的跃迁的频率和层间电压的特定值下，具有等离子体发射的隧穿概率似乎是共振大的-这是石墨烯的线性能带结构所特有的特征。等离子体激元的色散由于隧穿也经历了相当大的转变，在几个频率范围内表现出负群速度。
2016-03-13 cond-mat.mes-hall
Quantum Coherence is Preserved in Extremely Dispersive Plasmonic Media
量子等离子体实验已经在多个场合报道了离散等离子体的量子相干性的观察，其表现出量子干涉可见性的显著保留，这对于在传播期间具有高欧姆损耗的混合光和物质的系统来说是一个看似令人惊讶的特征。然而，迄今为止，大多数实验基本上使用弱限制的等离子体激元，其经历有限的光物质杂交，从而限制了退相干的潜力。在这里，我们报告的量子相干性的表面等离子体激元极化激元（SPP）共振频率附近的等离子体激元，等离子体激元的色散和限制是比以前的实验强得多。我们使用自发参量下转换产生了偏振纠缠光子对，并通过等离子体孔阵列传输其中一个光子，该等离子体孔阵列设计用于将入射单光子转换为高度色散的单SPP。我们发现质量的光子纠缠后的等离子体通道未受扰动的引入一个高度色散的等离子体元件。我们的研究结果为金中色散等离子体的纯退相时间提供了100飞秒的下限，并表明即使在高度色散的情况下，表面等离子体也能保持量子力学相关性，从而有可能利用极端光限制的力量进行集成量子光子学。
2019-05-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Plasmon assisted transport through disordered array of quantum wires
研究了无声子等离激元辅助的热激活输运在有限长量子线无序阵列中的传输。一般强电子等离子体相互作用的量子线的结果在一个质的变化的热激活电阻的温度依赖性相比，声子辅助运输。在高温下，热激活电阻由线的Luttinger液体相互作用参数确定。
2005-07-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
