Cavity-enhanced photon indistinguishability at room temperature and telecom wavelengths
针对室温下电信波段单光子不可区分性难以实现的问题，提出利用光纤基微腔与单个纳米管缺陷的非相干良好腔耦合方案，使光子不可区分性较自由空间提升两个数量级以上，为优化非经典光源提供了有前景的策略。
2024-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Manipulating single photon emitter radiative lifetime in transition-metal dichalcogenides through Forster resonance energy transfer to graphene
结构缺陷可以对单层（ML）厚材料的光学响应产生至关重要的影响，因为它们使得能够捕获激子的位置。这些被捕获的激子在光致发光光谱中作为自由亮激子下方的新发射出现，并且可以用于单光子发射（SPE）。在这项工作中，我们概述的标准，在我们的框架工作，单光子发射可以在二维材料中检测到，我们探讨如何在原子薄过渡金属dichalcogenides（TMD）这些标准可以实现。特别是，我们模型的缺陷的影响，按照最常见的实验realisations，对空间自相关函数的随机无序势。此外，我们提供了一种方法来控制这些发射的辐射寿命的混合异质结的ML TMD与石墨烯片和介电间隔，使福斯特共振能量转移过程。我们的工作预测了相应的SPE猝灭辐射寿命将在皮秒范围内，这个时间尺度与最近测量的该异质结构中激子寿命很好地一致
2021-05-09 cond-mat.mes-hall
Electrical control of lifetime-limited quantum emitters using 2D materials
固态量子发射体作为集成单光子源和光学纳米探针是量子纳米光子学的重要组成部分。将这种发射器与有源纳米光子元件集成是期望的，以便获得对它们的光学性质的有效控制，但是通常会降低发射器本身的光稳定性。在这里，我们展示了一个可调的混合器件，集成了寿命有限的单发射器（线宽：40 MHz）和2D材料在亚波长分离，而不会降低发射性能。我们的器件具有纳米级尺寸，可实现超宽带调谐（调谐范围大于400 GHz）和发射能量的快速调制（频率：100 MHz），这使其成为一种集成的超紧凑可调谐SPS。相反，这提供了一种使用单个发射器作为纳米探针来光学感测2D材料特性的新方法。
2019-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Electric-field control of photon indistinguishability in cascaded decays in quantum dots
本文提出通过外加电场调控量子点双激子-激子级联跃迁的寿命比，从而提升级联发射光子的不可分辨性，实验表明其不可分辨性随电场增强而提高且线宽保持接近变换极限，有利于多光子干涉应用。
2025-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Perovskite Nanocrystals as Emerging Single-Photon Emitters: Progress, Challenges, and Opportunities
本文综述了钙钛矿纳米晶体作为单光子发射体的进展、挑战与机遇，探讨了其在量子应用中的性能及改进策略。
2025-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Modification of spintronic terahertz emitter performance through defect engineering
自旋铁磁/非磁异质结构是一种基于自旋电荷转换的新型太赫兹辐射源。太赫兹自旋电子发射器的关键技术和科学挑战是增加其强度和频率带宽。通过引入自旋极化非平衡电子的散射寿命和界面传输，揭示了工程自旋电子太赫兹产生的因素。我们澄清的光谱形状和太赫兹振幅上的界面传输的电子缺陷散射寿命的影响，以及这是如何与双层发射器的结构缺陷。我们的研究结果定义了一个路线图的性质，以及检测到的太赫兹脉冲的形状和光谱，这是必不可少的金属自旋电子太赫兹发射器的未来应用。
2019-07-31 cond-mat.mes-hall
Toward triggered generation of indistinguishable single-photons from MoTe$_2$ quantum emitters
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；NanoPhoton - Center for Nanophotonics, Technical University of Denmark（纳米光子学中心，丹麦技术大学）
本文通过确定性应变与缺陷工程在双层MoTe$_2$中实现近红外量子发射器，结合静电调谐与时间滤波后选择，首次在近红外TMD体系中演示了最高40%的Hong-Ou-Mandel不可区分性，为电信波段可调谐高纯度单光子源提供了可行平台。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Highly efficient and indistinguishable single-photon sources via phonon-decoupled two-color excitation
本文提出利用相干双色泵浦实现声子解耦，在体量子点中获得近单位粒子数反转，使微柱单光子源达到每个脉冲0.95光子发射和0.975不可区分性，突破按需激发对光源性能的限制。
2023-05-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exploring Dephasing of a Solid-State Quantum Emitter via Time- and Temperature- Dependent Hong-Ou-Mandel Experiments
我们利用双光子干涉（TPI）实验研究了半导体量子点发射光子的不可逆性。连续的光子发射事件之间的时间间隔的增加，揭示了在纳秒时间尺度上TPI可见性的降低，理论上由与QD附近的波动电荷陷阱一致的非马尔可夫噪声过程描述。声子诱导的纯退相导致TPI可见度从10 K时的$(96\pm4)\,$ \%降低到40 K时的消失可见度。与迈克尔逊型测量相反，我们的实验提供了在纳秒时间尺度上直接获得量子发射体的时间相关相干性的方法。
2015-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence in Cooperative Photon Emission from Indistinguishable Quantum Emitters
原子系统之间的光子介导的相互作用可以通过耦合到共同的电磁模式或通过量子干涉来产生。在这里，我们探讨的作用，在合作发射所产生的两个遥远的，但无法区分的固态发射器，因为路径擦除的相干性。合作发射的主要特征是在强度相关实验中出现零延迟的“聚束”，它被用来证明发射器的不可分辨性、它们的失相以及可以相干控制的联合系统中的相关程度。与一对不相关的发射体完全不同，在Hong-Ou-Mandel型干涉测量中，我们观察到来自一对不可区分的发射体的光子统计，类似于来自衰减激光的弱相干态。我们的实验建立了使用完整的量子光学工具箱来控制和表征物质量子比特之间的合作行为的技术，这是实现大规模量子光子网络的关键一步。
2022-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of second-order piezoelectricity on electronic and optical properties of $c$-plane In$_{x}$Ga$_{1-x}$N quantum dots: Consequences for long wavelength emitters
在这项工作中，我们提出了一个详细的分析的二阶压电效应在$c$平面在$_{x}$ Ga $_{1-x}$ N/GAN量子点和其后果的电子和光学性质的这些系统。特别注意增加In含量$x$对结果的影响。我们发现，在一般情况下，二阶压电效应导致的静电内建场的增加。此外，我们的研究结果表明，对于一个在含量$\geq$ 30\%，这种增加的内置字段上的发射波长和辐射寿命有显着的影响。例如，在40\%的In，辐射寿命的两倍以上时，考虑到二阶压电。计算结果表明，在设计和描述高In含量的$c$平面In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ N/GAN量子点发光体时，二阶压电效应不可忽略.
2017-08-11 cond-mat.mes-hall
Single-molecule time-resolved spectroscopy in a tunable STM nanocavity
本研究利用可调谐STM纳米腔平台，通过直接时间分辨测量估算单分子激发寿命，发现纳米腔耦合可将寿命从纳秒级缩短至皮秒级，并探究了远场与针尖增强光致发光的转变，克服了谱线宽度估算法的弊端。
2023-09-08 cond-mat.mes-hall
The crux of using the cascaded emission of a 3-level quantum ladder system to generate indistinguishable photons
我们研究了从三能级量子梯系统发射的级联光子的不可逆性程度;在我们的情况下，半导体量子点的双激子-激子级联。对于三能级量子阶梯系统，我们从理论上证明了发射光子的不可逆性是有限的，并且由激发态和中间态的寿命之比决定。我们通过比较来自同一半导体量子点的非级联发射和级联发射的量子干涉可见度，实验证实了这一发现。量子光学模拟产生非常好的协议与测量，并允许探索一个大的参数空间。基于我们的模型，我们提出了光子结构，以优化寿命比，并克服有限的不可逆性级联光子发射从一个三能级量子阶梯系统。
2020-06-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Lifetime-resolved Photon-Correlation Fourier Spectroscopy
单个固态发射体的激发态群体经受由浴驱动的平衡周围的能量波动和通过声子或光子的发射的弛豫。相关光谱动态的同时测量需要一种具有高光谱和时间分辨率以及额外高时间动态范围的技术。我们提出了一个脉冲激发激光模拟的光子相关傅立叶光谱（PCFS），它提取的线形和光谱扩散动态沿发射体的发射寿命轨迹，有效地区分光谱动力学的松弛和浴波动。这种寿命分辨的光子晶体光纤耦合系统在迈克耳孙干涉仪的输出臂上将光子对在激光激发和光子检测之间的时间延迟以及两个光子之间的时间延迟关联起来。我们提出的实用程序的技术与变化的相对贡献的发射从多个状态的系统，例如，量子发射器表现出声子介导的交换不同的精细结构状态之间。
2021-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable Focused Ion Beam Creation of Nearly Lifetime-Limited Single Quantum Emitters in Diamond Nanostructures
缺陷中心-纳米腔系统的受控创建是有效地将自旋量子存储器与光子接口用于量子网络中基于光子的纠缠操作的突出挑战之一。在这里，我们展示了直接的，无掩模创建原子状的单硅空位（SiV）中心的金刚石纳米结构通过聚焦离子束注入与$\sim 32$ nm的横向精度和$< 50$ nm的定位精度相对于纳米腔。此外，我们确定了Si+离子到SiV中心的转化产率到$\sim 2.5\%$，并观察到通过额外的电子照射的10倍的转化产率增加。我们提取不均匀加宽的系综发射线宽的$\sim 51$ GHz，接近寿命限制的单发射极过渡线宽下降到$126 \pm13$ MHz对应于$\sim 1.4$倍的自然线宽。这种光学相干固态单量子系统的确定性创建的演示是朝着可扩展量子光学器件的发展迈出的重要一步。
2016-10-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Check-probe spectroscopy of lifetime-limited emitters in bulk-grown silicon carbide
本研究引入高带宽“检查探针”方案，定量测量了体生长4H-碳化硅中V2中心的光谱扩散、电离速率及光学相干性，发现其接近寿命极限，展现了体生长材料在量子技术中的应用潜力。
2024-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
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
Couplings between Photons and Ensemble of Emitters in a High-$Q$ Cavity at Mesoscopic Excitation Levels
本研究针对高Q腔中介观激发水平下光子与发射体系综的耦合问题，采用主方程理论分析，发现发射体寿命超阈值时存在介观激发态，为多光子量子光子器件构建提供新途径。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall
Optical and electronic properties of low-density InAs/InP quantum dot-like structures devoted to single-photon emitters at telecom wavelengths
由于InAs/InP量子点的能带结构和光学性质，它们在石英光纤的第三通信窗口产生单光子以及在量子通信网络中的应用方面具有广阔的前景。然而，获得必要的低面内密度的发射器仍然是一个挑战。这样的结构也仍然较少探索比他们的InAs/GaAs对应物的光学性质的限制载流子。在这里，我们报告的生长通过金属有机气相外延和低密度InAs/InP量子点状结构的调查，发射范围为1.2-1.7 $μ$ m，其中包括S，C，和L带的第三个光学窗口。我们观察到多个光致发光（PL）峰起源于小整数材料单层的高度的平面量子点。温度依赖性PL揭示了量子点的家庭之间的载流子的重新分配。通过时间分辨的PL，我们得到的辐射寿命几乎独立于发射能量的InAs/InP量子点，我们归因于强烈的高度依赖的电子-空穴相关性在以前的报告相反。此外，我们观察到中性和带电激子发射空间隔离的发射器。使用8带k ${\cdot}$ p模型和组态相互作用方法，我们成功地再现了发射线的能量，激子寿命的色散，载流子激活能，以及双激子结合能，这使得详细和全面的分析基础物理。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Fluctuations of the Electromagnetic Local Density of States as a Probe for Structural Phase Switching
研究了单量子发射体在散射介质中发生相变时荧光衰减率的统计特性。在某些情况下，散射介质的结构特性探索系统在两个不同相位之间动态切换的状态。虽然在该制度的两个阶段的光散射特性是很难区分的，我们表明，具有低扩散率的单发射器的寿命统计显然是依赖于介质的动态演变。因此，寿命统计在光散射不存在的系统中提供了相位切换的清晰特征。
2016-09-21 cond-mat.mes-hall
Probing the local density of states in three dimensions with a scanning single quantum emitter
它们的内在性质使单量子系统成为量子增强传感和显微镜的理想工具。作为额外的益处，它们的尺寸通常在原子尺度上，这使得能够以非常高的空间分辨率进行感测。在这里，我们报告利用一个单一的氮空位中心纳米金刚石进行三维扫描探针荧光寿命成像显微镜。通过测量单个发光体寿命的变化，获得了纳米尺度上的局域光态密度信息。这种收集光态局部密度信息的技术对于理解基本量子光学过程以及新型光子和等离子体器件的工程设计都很重要。
2013-03-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Near Transform-Limited Single Photons from an Efficient Solid-State Quantum Emitter
通过脉冲s壳层共振激发单量子点-微柱系统，我们产生了近千个变换极限单光子长流，具有很高的相互不相容性。测量了两个光子的Hong-Ou-Mandel干涉随它们的发射时间间隔的变化，时间间隔从13 ns变化到14.7 μs，在0.7 μs的时间尺度上，通过一个缓慢的退相过程，可见度从95.9（2）%略微下降到92.1（5）%的平台。时间和光谱分析表明，脉冲共振荧光单光子接近变换极限，这是很容易为多光子纠缠和干涉测量实验。
2016-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-objective Inverse Design of Solid-state Quantum Emitter Single-photon Sources
单固态量子发射器为实现不可区分的单光子源提供了相当大的潜力，这是许多光子量子信息系统的核心。具有多个性能指标的纳米光子几何优化对于将裸量子发射器转换为接近量子光子学的必要纯度、不可分割性和亮度水平的单光子源是必要的。我们提出了一种逆向设计方法，同时针对高性能量子光源的两个重要指标：Purcell辐射率增强和耦合效率到所需的光收集通道。我们明确地解决几何相关的功率发射，一个关键的，但往往被忽视的方面，基于梯度的优化量子发射器单光子源。我们通过基于GaAs纳米光子结构中的量子发射器的单光子源的设计说明了我们的方法的功效，该GaAs纳米光子结构提供了具有94%波导耦合效率的Purcell因子$F_p=21$，同时尊重几何约束以最小化蚀刻侧壁的发射器退相干。我们的研究结果表明，多目标逆向设计可以产生更有利的权衡比传统的方法的基础上预先建立的波导或腔的几何形状的竞争力的性能。
2022-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Reducing phonon-induced decoherence in solid-state single-photon sources with cavity quantum electrodynamics
固态发射器是开发集成单光子源的优秀候选者。然而，声子通过零声子线的纯退相和声子辅助发射降低光子不可逆性。在这里，我们从理论和实验上研究了半导体量子点在微腔中发射的光子的不可逆性作为温度的函数。我们发现，一个大的耦合到一个高品质因数腔可以同时减少两个声子引起的退相干源的影响。它首先限制了纯退相对零声子线的影响，其不可逆性高于$97\%$直到$18$ K。此外，它有效地将声子边带重定向到零声子线，并带来了来自$87\%$的全发射光谱的不可分辨性（分别为）。$24\%$），无空腔效应，大于$99\%$（分别$76\%$）在$0$ K（分别$20$ K）。我们提供了最佳的腔设计，进一步减少声子诱导的退相干的指导方针。
2017-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlation-function spectroscopy of inelastic lifetime in heavily doped GaAs heterostructures
通过局域杂质态的共振隧穿测量被用来探测重掺杂GaAs的局域态密度的波动。根据相对于电压的关联函数分析了所测量的微分电导。基于无量纲标度理论，我们发展了一个定性的图象，把观测到的涨落与单粒子波函数的统计联系起来。在定量理论中，计算关联函数。通过比较实验和理论关联函数，分析了辐射体的有效维数，并提取了非弹性寿命对能量的依赖关系。
2001-05-02 cond-mat.mes-hall
Room-temperature giant Stark effect of single photon emitter in van der Waals material
单光子发射器（SPE）是量子科学和技术所需的关键构建模块。对于实际应用，需要大规模的室温固态平台。层状六方氮化硼（hBN）中的色心最近被发现在室温下是超亮和稳定的SPE。然而，为了扩大固态量子信息处理，波分复用量子密钥分发需要大范围的单光子能量，其中不需要不可分辨性，并且用于来自多个发射器的不可区分的单光子产生。斯塔克效应可以通过电场来调节单光子能量，但目前为止，这一效应仅在低温下才能实现。在这里，我们报告的第一个室温斯塔克效应的SPE利用hBN色心。令人惊讶的是，我们观察到一个巨大的单光子斯塔克位移超过30毫电子伏，约一个数量级以上，比以前报道的色心发射器。此外，第一次，在固态SPE的电永久偶极矩的取向是通过角分辨斯塔克效应，揭示了内在的破缺对称性在这样的色心。在此发现的显著斯塔克位移及其原子结构理解的重大进展为室温下可扩展的固态片上量子通信和计算铺平了道路。
2019-02-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spectrally-modified frequency-swept pulses for optically-driven quantum light sources
我们提出了一种利用扫频脉冲驱动固态量子发射器的方案，该方案中包含一个与发射器中的光学跃迁共振的光谱空穴。我们的方案能够实现高保真度的状态反转，对激光脉冲参数的变化表现出鲁棒性，并且不受声子介导的激发诱导的失相的影响，这些好处来自于绝热条件对实验参数变化的不敏感性。我们的共振驱动方法可以与散射泵浦光的光谱滤波和光子器件相结合，以提高收集效率，从而在单光子源应用中同时实现高的不可分辨性和亮度。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Advancements and challenges in plasmon-exciton quantum emitters based on colloidal quantum dots
本文概述了基于发光半导体纳米晶体的等离激元-激子量子发射器的最新进展，强调利用光-物质耦合现象在不改变化学结构的情况下精确操控发射速率、强度和能量，为克服量子信息应用中的亮度与保真度等挑战提供了新途径。
2024-02-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
High-quality single photons from cavity-enhanced biexciton-to-exciton transition
Paderborn University（帕德博恩大学）；University of Basel（巴塞尔大学）；Ruhr University Bochum（波鸿鲁尔大学）
利用腔体增强的双激子到激子跃迁生成高质量单光子，避免发射体重新激发并提升单光子纯度和HOM可见度。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing plasmon-NV$^0$ coupling at the nanometer scale with photons and fast electrons
光学态的局域密度通过Purcell效应决定发射体的寿命和量子产率。它可以通过表面等离子体电磁场进行修改，但是这样的场具有限于几百纳米的空间延伸，这使得使用光学方法来空间探测发射体-等离子体耦合变得复杂。在这里，我们表明，基于电子的成像，光谱学和光子相关光谱学的组合，使纳米和纳秒时空分辨率的珀塞尔效应的测量。由于嵌入具有不均匀尺寸的纳米颗粒中的发射体的辐射寿命的大的可变性，我们依赖于统计方法来明确地探测纳米金刚石中的氮空位中心（NV^0）与银纳米立方体中的表面等离子体之间的耦合。我们通过测量大量分离的纳米金刚石或纳米金刚石-纳米立方体二聚体中的NV ^0激发态寿命来量化Purcell效应，并证明了二聚体的统计学显著寿命减少。
2019-06-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Temperature dependent temporal coherence of metallic-nanoparticle-induced single-photon emitters in a WSe$_{2}$ monolayer
研究金属纳米颗粒诱导的WSe$_{2}$单层单光子发射体，通过相干与寿命测量揭示温度升高导致能量向Ag纳米颗粒转移增强。
2023-07-14 cond-mat.mes-hall
Quantum optics with near lifetime-limited quantum-dot transitions in a nanophotonic waveguide
建立一个高效率的光子-发射极界面，其中本征线宽展宽仅受自发发射的限制，是量子光学中的关键步骤。它为相干光-物质相互作用开辟了一条途径，例如，产生高度不可分辨的光子、少光子光学非线性和光子-发射极量子门。然而，残余增宽机制是普遍存在的，需要加以打击。对于固态发射体，电荷和核自旋噪声是重要的，并且光子纳米结构对加宽的影响尚未澄清。通过共振传输实验，我们给出了嵌入纳米光子波导中的量子点的近寿命极限线宽。结果表明，单光子从量子点的散射可以通过$66 \pm 4 \%$的消光来实现，其消光受量子点与纳米结构的耦合而非线宽展宽的限制.这是通过将量子点嵌入电接触的纳米光子膜中来获得的。为获得更大的单光子消光提供了一条清晰的途径，即，该方法实现了在光频率下操作的固态完全确定性和相干的光子-发射极界面。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Revealing Collective Emission in the Single-to-Bulk Transition of Quantum Emitters in Nanodiamond Agglomerates
单个量子发射器构成了新兴量子技术的基本构建块。这些发射体的集体效应可能会进一步提高应用程序的性能。然而，当将材料缩放到更大的尺寸时，集体效应可能会被过渡到体属性所覆盖。在这里，我们探测纳米金刚石团聚体中氮空位（NV）中心的光学性质。我们量化的过渡从个别发射体发射荧光寿命测量，并找到一个过渡发生在发射器周围的$\sim 3$波长的长度尺度。虽然我们的寿命测量是一致的超辐射衰变，二阶关联函数，这是一个标准的措施，以揭示集体性质，未能探测集体效应，为我们的情况下，集体贡献域的排放。因此，我们提出并应用了一种新的措施来跟踪集体效应的基础上的波动统计的发射光。我们的工作指向系统地研究可扩展固态量子系统中的集体效应，并将其用于高掺杂纳米金刚石团聚体中的量子光学应用。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nanodiamonds carrying quantum emitters with almost lifetime-limited linewidths
具有光学活性缺陷的纳米金刚石（ND）是应用于量子传感、生物成像和量子光学的重要技术材料。带负电荷的硅空位（SiV）缺陷已知在分子大小的ND（1至6nm）中发荧光，并且其光谱性质取决于周围的主体晶格的质量。因此，这个缺陷是一个很好的探针，以研究小ND的材料特性。在这里，我们报告了前所未有的狭窄的光学过渡SiV色心托管在纳米金刚石使用一种新的高压高温（HPHT）技术。SiV零声子线被测量为具有1.05 nm的不均匀分布，在5 K的许多ND的样品。对于小于200 nm的纳米金刚石中的SiV中心，测量到窄至354 MHz的单个谱线，这比先前报道的纳米金刚石的最佳SiV线窄四倍。校正表观光谱扩散产生了一个均匀的linewith约200 MHz，这是接近的辐射寿命所施加的宽度限制。这些结果表明，直接HPHT合成技术能够生产具有高晶格质量的纳米金刚石，因此其是有价值的技术材料。
2016-12-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Determining graphene's induced band gap with magnetic and electric emitters
我们提出的数值和分析结果的发射极的寿命在靠近石墨烯片。具体来说，我们分析了参与衰变过程的不同物理通道的贡献。我们的研究结果表明，测量发射体的衰减速率提供了一种有效的途径来感测石墨烯的光电特性，特别是其电子能带结构中潜在带隙的存在和大小。
2016-02-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Room-temperature Single Photon Emitters in Cubic Boron Nitride Nanocrystals
宽带隙半导体中的色心作为依赖于室温单光子发射（SPE）的量子技术的平台以及基于色心对电场和磁场的响应的纳米级计量应用的平台正引起广泛关注。在这里，我们展示了室温SPE从立方氮化硼（cBN）纳米晶体中的缺陷，我们毫不含糊地分配到立方相使用光谱分辨拉曼成像。这些孤立的斑点显示光致发光（PL）光谱与零声子线（ZPL）在可见光区（496-700 nm）时，受到亚带隙激光激发。发射光子的二阶自相关揭示了与$g^{2}$ ~ 0.2和2.75 ns的衰减常数的反聚束，这是通过荧光寿命测量进一步证实。本文中呈现的结果证明了源自cBN中的缺陷的光学可寻址隔离量子发射器的存在，使得该材料成为光电器件和量子应用的有趣平台。
2019-12-24 cond-mat.mes-hall
Dislocation-induced structural and luminescence degradation in InAs quantum dot emitters on silicon
本文通过时间分辨阴极荧光等手段，系统揭示了硅基 InAs 量子点中位错对载流子寿命、发光均匀性及生长形貌的多重退化机制，为硅光子集成光源开发提供关键依据。
2023-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Atomic Localization of Quantum Emitters in Multilayer Hexagonal Boron Nitride
最近发现的二维宽带隙半导体六方氮化硼（hBN）中的单光子发射缺陷激发了大量的实验。这些量子发射器的关键特性是它们能够在室温下以高亮度工作。尽管大量的理论和实验研究工作，排放的确切性质仍然没有得到解决。在这项工作中，我们利用多层hBN的逐层蚀刻来定位具有原子精度的量子发射器。我们的研究结果表明，发射器的位置与制造方法相关：在等离子体处理下形成的发射器总是靠近晶体表面，而在电子辐照下产生的发射器随机分布在整个晶体中。这种差异可以追溯到等离子体中离子的动能比粒子加速器中电子的动能低。发射体到表面的距离也与激发态寿命相关：与晶体内部深处的发射体相比，近表面发射体具有更短的寿命。时域和密度泛函理论模拟表明，光学和电子效应不是造成这种差异的原因，表明耦合到表面缺陷或声子等效应可能导致寿命降低。我们的研究结果铺平了道路，朝着识别的缺陷，以及工程的发射性能。
2019-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Direct Measurement of Quantum Efficiency of Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride
二维材料中的单光子发射体是未来量子光子技术的候选者。在这项工作中，我们实验测定的量子效率（QE）的单光子发射体（SPE）在少层六方氮化硼（hBN）。我们采用一个金属半球，连接到一个原子力显微镜的尖端直接测量的SPE的寿命变化的尖端接近hBN。该技术能够实现SPE的QE的非破坏性、直接和绝对测量。我们发现，发射器在$\approx\,580\,\mathrm{nm}$的波长下表现出非常高的接近$(87 \pm 7)\,\%$的QE，这是固态单光子发射器记录的最高QE之一。
2019-04-17 cond-mat.mes-hall physics.optics
Calibration of systematic distortions in quantum emitter localization microscopy for deterministic nanophotonic fabrication
Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Johannes Kepler University Linz（林茨约翰·开普勒大学）
研究量子发射器定位显微镜系统畸变校准问题，用光刻定义的金纳米盘阵列作参考，通过泽尼克矢量场模型校准光学畸变，提高了量子发射器集成精度。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Sub-GHz linewidths ensembles of SiV centers in a diamond nano-pyramid revealed by charge state conversion
生产具有嵌入式寿命有限发射器的明亮集合的纳米结构是一项挑战，在广泛的物理科学中具有潜在的高影响力。在这项工作中，我们展示了受控的电荷转移到和从暗态表现出非常长的寿命在高密度合奏的SiV中心托管在CVD生长的金刚石纳米金字塔。此外，使用共振光致发光激发和频率选择性持续烧孔技术，利用这种电荷状态转移的组合，我们可以证明接近寿命有限的线宽从SiV中心。这种在远低于$λ^3$的体积中具有数千个明亮的窄线宽发射器的纳米结构将用于相干光-物质耦合、用于生物传感和纳米级温度测量。
2019-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polarization dynamics of solid-state quantum emitters
本研究利用六方氮化硼和纳米金刚石缺陷，结合实验测量与密度泛函理论，揭示固态量子发射体偶极子取向及时间偏振动力学机制。
2024-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Feasibility of efficient room-temperature solid-state sources of indistinguishable single photons using ultrasmall mode volume cavities
可以在室温下工作的不可区分的单光子的高效源对于量子技术的许多应用都是非常有益的。我们表明，这样的源的实现是一个现实的目标，使用固态发射器和超小型模式体积腔。我们推导并分析了光子不可逆性的表达式，该表达式考虑了相关的有害影响，例如等离子体激元诱导的淬灭和纯失相。然后，我们提供了一般的腔和发射器的条件，以实现有效的不可分辨的光子发射，并讨论了由于声子边带发射的约束。利用这些条件，我们提出，纳米金刚石带负电荷的硅空位中心结合等离子体-法布里-珀罗混合腔是一个很好的候选系统。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Origin of nonclassical light emission from defects in multi-layer hexagonal boron nitride
近年来，单层和多层六方氮化硼（hBN）已经被证明是局部原子缺陷的主体材料，其可以用作超亮非经典光的发射器。然而，排放的起源仍有争议。基于对所选发射体的光子统计、寿命和偏振的测量，我们发现这些原子缺陷并不作为纯的单光子发射体。我们的结果强烈地和一致地表明，每个零声子线的个人发射器是由两个独立的电子跃迁。这些结果提供了新的见解所观察到的发射的性质，并暗示在多层hBN的发射器的双缺陷性质。
2019-04-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum dot single photon sources: Prospects for applications in linear optics quantum information processing
一个光源，产生单光子脉冲的需求，在线性光学量子计算中有潜在的应用，提供了严格的要求，所产生的光子的不可逆性和收集效率得到满足。我们表明，这些是相互矛盾的要求，非谐波发射器，通过水库不相干泵浦。作为相干泵浦单光子源的模型，我们考虑了微腔中单个带电量子点的腔辅助自旋翻转拉曼跃迁。我们证明，使用这样的源，任意高的收集效率和不可吸收性的产生的光子可以同时获得增加腔耦合。我们分析了线性光学量子门中的单光子脉冲的可重复性所引起的误差的作用，通过将门保真度与光子互相关测量中的双光子干涉下降的强度相关联。我们发现，执行控制相位操作的错误< 1% requires nano-cavities with Purcell factors F_P >= 40在没有失相，而不需要强耦合限制。
2004-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Q/V two-dimensional photonic crystals cavities in 3C-SiC
固态量子发射器是量子技术中最有希望产生单光子的候选者。然而，它们受到退相干效应的影响，这限制了它们的效率和不可逆性。例如，在大多数色心的零声子线（ZPL）中发射的辐射大约为百分之几（例如金刚石中的$NV^-$中心，SiC中的$V_{Si}V_{C}$），限制了单光子的发射速率以及效率。与此同时，以集成方式与光子进行可靠的接口仍然是金刚石和SiC技术的挑战。在这里，我们开发的光子晶体腔的Q值在7,100的顺序在3C SiC。我们讨论了这种高限制腔如何能够显着提高零PL中发射的光子的比例，并改善其特性。特别是，提高的效率和改进的不可逆性可以为固态量子技术开辟道路。
2018-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
One-dimensional photonic wire as a single-photon source: Implications of cavity QED to a phonon bath of reduced dimensionality
本文研究一维圆柱纳米线中量子点与多支纵向声子的线性及二次耦合，推导出纯退相干速率的解析表达式，并证明多模耦合对准确预测光子不可区分性至关重要。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
On-demand indistinguishable and entangled photons using tailored cavity designs
本研究通过定制环形布拉格反射器选择性增强双激子发射，实现高不可区分性和高偏振纠缠的光子对，并在电信C波段优化至近统一值。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A Python toolbox for unbiased statistical analysis of fluorescence intermittency of multi-level emitters
我们报告了一个Python工具箱，用于对单个发射器的荧光猝灭特性进行无偏统计分析。间歇性，即，瞬时发射强度和荧光衰减速率性质的逐步时间变化对于有机荧光团、II-VI量子点和钙钛矿量子点等是常见的。无偏的统计分析的非线性切换时间分布，涉及的水平和寿命是很重要的，以避免解释的假象。这项工作提供了一个实施贝叶斯变点分析和水平聚类适用于时间标记的单光子探测数据的单发射器，可以应用到真实的实验数据，并作为工具来验证假设的机械不稳定性模型的后果。我们提供了一个详细的蒙特卡罗分析来说明这些统计工具，并基准在何种程度上可以得出结论的高度复杂系统，如钙钛矿量子点之间切换过多的状态，而不是只有两个的量子物理。
2021-05-05 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Narrow Line Width Quantum Emitters in an Electron-Beam-Shaped Polymer
窄线宽固态单光子源在许多前沿量子技术中发挥着重要作用。在迄今为止研究的各种SPS中，有机晶体中的单个荧光分子在低温下具有寿命有限的光学共振，作为明亮的光稳定SPS脱颖而出。此外，最近的结果表明，光稳定性和窄线宽仍然可以从纳米晶环境中的单分子中观察到，这为它们与光子电路的集成铺平了道路。聚合物为嵌入纳米晶体提供了一种兼容的基质，并为在芯片上制造纳米光子结构提供了一种通用而低成本的方法，该结构可以引导光并增强与纳米级发射器的耦合。在这里，我们提出了一个确定性的纳米结构技术的基础上，电子束光刻成型聚合物与嵌入的单分子。我们的方法提供了一种直接的手段，结构化的纳米级环境的窄线宽发射器，同时保持其发射特性。
2020-04-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Coherent Dynamics of the Swing-Up Excitation Technique
在过去的几年里，开发用于量子发射器的相干激发方法已经成为一个关键的挑战，该量子发射器能够实现高亮度、良好的单光子纯度和发射光子的高不可逆性。虽然已经提出和探索了许多方法，但它们都有特定的优点和缺点。在这封信中，我们调查的动力学最近摆动方案作为一种激发方法的二能级系统和它的性能在单光子产生。通过施加两个远红失谐激光脉冲，可以在激发态制备出保真度接近1的二能级系统。我们证明了成功的功能和相干字符的这种技术使用半导体量子点。此外，我们探讨了两种激光脉冲的多维参数空间，研究了它们对激发保真度的影响。最后，我们研究了该方案作为产生高质量单光子的激发方法的性能。我们发现，摆动方案本身工作良好，并表现出近乎完美的单光子纯度，而在我们的样品中观察到的不可逆性是有限的影响，不可避免的高激发功率的半导体环境的量子点。
2022-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Teleportation with Imperfect Quantum Dots
高效的全光子量子隐形传态需要快速且确定性的高度不可分辨且纠缠的光子源。基于固态的量子发射器-特别是半导体量子点-是一个有希望的候选人。然而，尽管在纳米纤维方面取得了显着的进展，量子隐形传态的概念验证演示强调了发射器的不完美仍然是应用的主要障碍。在这里，而不是专注于源优化策略，我们处理的不完善之处，并研究不同的隐形传态协议的目标是确定一个最大的隐形传态保真度。利用一个具有低于标准值的纠缠和光子不变性的量子点，我们证明了平均隐形传态保真度可以从低于经典极限提高到0.842（14）。我们的研究结果得到了定量解释实验结果的理论模型的支持，放松了对理想纠缠光子源的非常严格的要求，并强调不完美的量子点仍然可以在基于远程传输的量子通信架构中有发言权。
2020-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
