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Multiplexed Single-Photon Source Based on Multiple Quantum Dots Embedded within a Single Nanowire

DOI:10.1021/acs.nanolett.0c00607 期刊:Nano Letters 出版年份:2020 更新时间:2025-09-23 15:19:57
摘要: Photonics-based quantum information technologies require efficient, high emission rate sources of single photons. Position-controlled quantum dots embedded within a broadband nanowire waveguide provide a fully scalable route to fabricating highly efficient single photon sources. However, emission rates for single photon devices are limited by radiative recombination lifetimes. Here we demonstrate a multiplexed single photon source based on a multi-dot nanowire. Using epitaxially grown nanowires, we incorporate multiple energy-tuned dots, each optimally positioned within the nanowire waveguide, and providing single photons with high efficiency. This linear scaling of the single photon emission rate with number of emitters is demonstrated using a five-dot nanowire with an average multiphoton emission probability of < 4% when excited at saturation. This represents the first ever demonstration of multiple single photon emitters deterministically incorporated in a single photonic device, and is a major step towards achieving GHz single photon emission rates from a scalable multi-quantum dot system.
作者: Patrick Laferrière,Edith Yeung,Lambert Giner,Sofiane Haffouz,Jean Lapointe,Geof C. Aers,Philip J. Poole,Robin L. Williams,Dan Dalacu
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Investigating the development of a multiplexed single photon source based on multiple quantum dots embedded within a single nanowire to achieve high emission rates.

The study successfully demonstrated a multiplexed single photon source with linear scaling of emission rate with the number of quantum dots, paving the way for GHz single photon emission rates from scalable multi-quantum dot systems.

The study is limited by the spatial constraints of the system and the tuning range and linewidths of the emitters. Additionally, photon-mediated interactions between quantum dots could affect the purity of single photon emission.

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