Quantum Emitters at Telecommunication Wavelengths based on Carbon Defects in Transition Metal Dichalcogenides
Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心);Mahidol University(马希托大学)
本研究通过利用过渡金属二硫化物双层的间接带隙和点缺陷掺杂,克服了室温下量子发射体的光致发光淬灭问题,展示了碳掺杂的TMD双层作为电信波长量子发射体的潜力。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Programmable quantum emitter formation in silicon
本研究结合飞秒激光脉冲与氢介导的缺陷激活/钝化,在碳注入硅中可编程地写入和擦除Ci中心量子发射体,实现亮度提升数个数量级。
2023-07-11 quant-ph
Deterministic fabrication of blue quantum emitters in hexagonal boron nitride
面元氮化硼(hBN)作为从紫外到近红外光谱范围的量子发射体的固态主体获得了相当大的关注。然而,大多数发射体的原子结构是推测性的或未知的,并且发射体制造方法通常具有较差的再现性、空间精度或光谱特异性。在这里,我们提出了一个强大的,确定性的电子束技术,在436 nm(2.8 eV)的零声子线的蓝色量子发射器的特定位置的制造。我们表明,发射强度与电子剂量成正比,并且制造方法的功效与305 nm(4.1 eV)处的缺陷发射相关。我们属性的蓝色发光体产生的碳簇的电子碰撞的碎片,并表明,发射器制造技术的鲁棒性和通用性增强了预辐照退火处理。我们的研究结果提供了重要的见解,在hBN和确定性制造的hBN量子发射体的框架的缺陷的物理性质和结构。
2021-11-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
A telecom band single-photon source using a grafted carbon nanotube coupled to a fiber Fabry-Perot cavity in the Purcell regime
本研究将嫁接碳纳米管上的有机色心与可重构高Q值光纤微腔耦合,实现了Purcell区域内1275 nm单光子发射,输出速率达20 MHz,并测得高达30的Purcell因子与25 μeV的真空Rabi分裂。
2023-05-30 quant-ph
Converting single photons from an InAs/GaAs quantum dot into the ultraviolet: preservation of second-order correlations
在单光子水平上的波长转换需要从不同的量子设备锻造量子网络。这种装置包括单个或纠缠光子的固态发射器,以及基于原子或离子的网络节点。在这里,我们演示了从III-V族半导体量子点发射的853 nm单光子通过和频转换到Yb离子的强跃迁波长370 nm。我们测量的二阶关联函数的未转换和转换的光子,并表明,在转换过程中的量子点发射的单光子字符被保存。
2021-12-21 quant-ph
Optical Properties and Spin States of Inter-layer Carbon Defect Pairs in Hexagonal Boron Nitride: A First-Principles Study
本文利用第一性原理计算研究hBN层间碳缺陷对,发现其在近距离下可形成室温稳定三重态,远距离下呈现单重态-三重态简并及极小零场分裂,并揭示其单色可见光零声子线及异常声子伴线,为解释ODMR信号和黄色发射体提供新机制。
2025-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Femtosecond laser-written nano-ablations containing bright antibunched emitters on gallium nitride
本研究利用飞秒激光写入和快速热退火在氮化镓上制造出含明亮反聚束发射体的纳米烧蚀结构,实现了室温下兆赫兹反聚束发射,为确定性创建量子发射体提供了新途径。
2025-06-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Entangled two-plasmon generation in carbon nanotubes and graphene coated wires
我们研究了单壁碳纳米管(SWCNT)和石墨烯涂层导线(GCW)附近量子发射体的双等离激元自发衰变。我们证明了由于可调谐引导等离子体激元和量子发射器之间的强耦合,在单壁碳纳米管中有效地增强了两个等离子体激元纠缠态的产生。我们预测两个等离子体发射率超过12个数量级高于自由空间,平均寿命为几十纳秒。考虑到它们的低维度,与扩展的石墨烯相比,这些系统可以更有效地产生和检测纠缠等离子体。事实上,我们在GCW中实现了可调谐的发射光谱,其中尖锐的共振精确地发生在等离子体激元的最小激发频率处。我们表明,通过改变GCW的电介质核心的材料特性,可以定制的主导模式和频率的发射纠缠等离子体激元,同时保持衰变率十个数量级高于自由空间。通过揭示低维碳基纳米材料存在下双等离子体自发发射过程的独特性质,我们的研究结果为应用于片上量子信息技术的新型材料平台奠定了基础。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Effects of high energy electron irradiation on quantum emitters in hexagonal boron nitride
六方氮化硼(hBN)单层和多层膜是室温单光子发射器(SPE)的有前途的主机。在这项工作中,我们探索高能量(~ MeV)的电子辐照作为一种手段,以产生稳定的SPE在hBN。我们调查了四种类型的剥离hBN薄片-即,高纯度多层,同位素纯hBN,富碳hBN多层和单层材料-并发现,电子辐照增加发射体浓度显着在所有样品。此外,工程化发射体位于整个hBN薄片中(不仅在薄片边缘或晶界处),并且在电子暴露之后不需要通过主体材料的高温退火来活化。我们的研究结果提供了重要的见解控制hBN SPE的形成,并可能有助于确定其晶体学起源。
2018-05-10 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Correlating spin and optical properties of quantum emitters in hBN
University of Technology Sydney(悉尼科技大学);ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems(变革性超光学系统卓越研究中心);National Institute for Materials Science(国立材料研究所)
本研究探究hBN中量子发射体的自旋与光学性质关联,可控合成碳掺杂hBN的高密度自旋复合缺陷,明确零场分裂参数与零声子线的关联,提升窄带缺陷光子收集效率,推进ODMR活性量子发射体的确定性制备。
2026-08-05 quant-ph
Engineering telecom single-photon emitters in silicon for scalable quantum photonics
我们创建和隔离单光子发射器具有高亮度接近$10^5$计数每秒在商业绝缘体上硅(SOI)晶片。发射发生在红外光谱范围内,在电信O波段具有光谱窄的零声子线,即使在连续工作数天后也显示出高的光稳定性。发射体的来源归因于硅中与碳相关的色心之一,即所谓的G中心,允许用$^{12}$ C和$^{28}$ Si同位素进行纯化。此外,我们设想了一个高度相干的可扩展的量子光子平台的概念,其中单光子源,波导和探测器集成在SOI芯片上。我们的研究结果为实现与当今硅技术兼容的量子处理器、中继器和传感器提供了一条途径。
2020-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Strong coupling out of the blue: an interplay of quantum emitter hybridization with plasmonic dark and bright modes
单量子发射体与电磁模之间的强耦合是量子光学中的关键效应之一。在腔QED等离子体方法中,强耦合系统通常被理解为共振耦合到单个辐射等离子体模式的单跃迁发射器。然而,等离子体腔还支持非辐射(或“暗”)模式,其提供高得多的耦合强度。另一方面,现实的量子发射器通常支持各种对称性的多个电子跃迁,这可能与更高阶的等离子体跃迁重叠-在光谱的蓝色或紫外部分。在这里,我们表明,真空拉比分裂与一个单一的发射器可以通过利用暗模式的等离子体纳米腔。具体来说,我们表明,一个显着失谐的电子跃迁可以与暗等离子体激元假模杂交,导致在真空拉比分裂的明亮的偶极等离子体激元模式。我们开发了一个简单的模型,说明在“暗”强耦合制度的系统响应的修改,并证明单光子非线性。这些结果可能会发现重要的影响,在新兴领域的室温量子等离子体。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broad diversity of near-infrared single-photon emitters in silicon
我们报告的检测属于七个不同的家庭的光学活性点缺陷的硅中的个别发射器。这些荧光中心是通过对通常用于集成光子学的商业绝缘体上硅晶片进行碳注入而产生的。在[1.1,1.55]- $μ$ m范围内证明了单光子发射,跨越O-和C-电信频带。分析了它们在10 K下的光致发光谱、偶极发射和光弛豫动力学。对于一个特定的家庭,我们表现出恒定的发射强度在饱和从10 K的温度远高于77 K-液氮温度。鉴于对纳米纤维的先进控制和硅中的集成,这些新颖的人造原子是基于Si的量子技术的有希望的候选者。
2020-10-23 physics.optics quant-ph
Properties of quantum emitters in different hBN sample types particularly suited for nanophotonic integration
University of Cambridge(剑桥大学);Technical University of Denmark(丹麦技术大学)
针对2D hBN中单光子发射器特性与原子起源未知的问题,研究了适用于纳米光子集成的LPE多层纳米薄片和CVD层工程化样品,通过缺陷分析与模拟拟合碳相关缺陷光学特性,缩小了发射器起源范围,推动hBN量子发射器的应用。
2025-02-19 physics.optics quant-ph
Deterministic Creation of Identical Monochromatic Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitride
作者提出利用掩蔽碳离子注入技术在独立 hBN 薄片上确定性制备相同的室温单色量子发射体,实现了高单色性、窄线宽、高亮度及高稳定性,为量子技术的工业级生产提供了可靠平台。
2024-10-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Vanadium spin qubits as telecom quantum emitters in silicon carbide
具有自旋寄存器的固态量子发射器是量子通信的有前途的平台,但很少在低损耗光纤网络所需的窄电信频带内发射。在这里,我们在碳化硅(SiC)中创建和隔离近表面的单一钒掺杂剂,在O波段(1278-1388 nm)具有稳定和窄的发射,亮度允许在晶圆级CMOS兼容材料中进行无腔检测。在钒系综中,我们表征了4 H-SiC和6 H-SiC中所有五个可用位点的复杂d1轨道物理。光学跃迁对来自局部硅和碳同位素的质量偏移敏感,从而实现光学分辨的核自旋寄存器。在基态和激发轨道态的光学检测磁共振揭示了各种超精细相互作用与钒核自旋和量子存储器的时钟跃迁。最后,我们展示了自旋态的相干量子控制。这些结果为固态电信发射体的量子应用提供了一条途径。
2019-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Fingerprinting Defects in Hexagonal Boron Nitride via Multi-Phonon Excitation
本研究通过光致发光光谱与理论预测对比,确定了六方氮化硼中黄色单光子发射的碳相关缺陷原子结构,为量子技术应用提供关键依据。
2024-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Identification of a telecom wavelength single photon emitter in silicon
采用第一性原理计算,结合自洽多体微扰方法,确定了硅中G光致发光中心的精确微观结构。缺陷由中性电荷状态下的$\text{C}_\text{s}-\text{Si}_\text{i}-\text{C}_\text{s}$构型的$\text{C}_\text{s}\text{C}_\text{i}$碳杂质构成,其中$s$和$i$代表Si晶格中的相应替代和间隙位置。我们发现,所观察到的精细结构的光信号起源于非热旋转重取向的缺陷。我们将光学检测磁共振测量中报告的单斜对称性归因于在非常低的温度下降低的隧穿速率。我们讨论了热激活运动平均的缺陷属性和量子比特状态的性质。
2021-10-06 physics.atom-ph physics.comp-ph quant-ph
Deterministic generation of single B centers in hBN by one-to-one conversion from UV centers
Université Paris-Saclay, UVSQ, CNRS, GEMaC(巴黎萨克雷大学、凡尔赛大学、法国国家科学研究中心、GEMaC)
通过原位电致发光监测,研究发现B中心激活与UV中心脱激活存在空间和时间关联,实现了单个发射器的可控生成和选择性脱激活。
2026-03-26 cond-mat.other physics.optics quant-ph