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利用回音壁模式微谐振器中两个偶极耦合原子改善光子反聚束效应
摘要： 在双原子或多原子系统中，原子可通过交换虚光子实现相互作用。这种能量交换通常被称为偶极-偶极相互作用（DDI）。本文研究由一对两能级原子与双?；匾舯谀Ｊ剑╓GM）微腔强耦合构成的DDI系统，该微腔受外激光场驱动。我们旨在利用实际实验参数值探究该结构的单光子关联特性，详细比较腔量子电动力学（QED）中三种构型的光子反聚束质量（即二阶关联函数的小值程度）：(i) 单个两能级原子；(ii) 无DDI的两个远距离两能级原子；(iii) 两个通过倏逝场分别与驱动WGM微腔耦合的DDI（偶极耦合）两能级原子。研究明确显示，在构型(iii)中即使弱耦合条件下，原子间DDI仍能显著增强具有丰富线型的光子反聚束效应。同时发现通过调节原子-腔耦合强度可调控光子反聚束。此外，该强光子反聚束特性对协同原子衰减具有鲁棒性。本基于DDI的腔QED方案为构建集成化片上单光子源提供了新途径。
关键词： 光子反聚束、回音壁模式微腔、单光子源、偶极-偶极相互作用、腔量子电动力学
更新于2025-09-19 17:13:59
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纳米线量子点表面工程实现高温单光子发射
摘要： 在高温下产生单光子仍是一项重大挑战，特别是对于广泛用于光通信的III-As和III-P材料。在此，我们报道了一种基于GaAsP纳米线中"无表面"GaAs量子点的高温单光子发射器。通过采用自催化气-液-固生长法和简单的表面工程，我们能显著增强量子点的光学信号，在750纳米波长处获得高度偏振的光致发光。这种"无表面"纳米线量子点在160K温度下仍呈现光子反聚束效应，在220K高温下仍能分辨出清晰的激子谱线。
关键词： 表面工程、光子反聚束、量子点、单光子源、纳米线
更新于2025-09-12 10:27:22
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等离子体纳米结中单电子隧穿介导的单光子发射
摘要： 最近的扫描隧道显微镜（STM）实验报道了由STM针尖与基底形成的纳米等离子体腔中隧穿电流诱导的单分子荧光现象。该腔模电场与分子中电流诱导的电荷涨落耦合，从而激发光子。我们针对实验相关的腔模大阻尼率κ极限及与单电子能级的任意耦合强度，对该体系进行了理论研究。研究发现：当偏压接近光子发射的首个非弹性阈值时，发射光呈现二阶光子关联函数趋零的反聚束行为；同时电流与发射光强度在腔频率ωc的整数倍处呈现宽度由κ（而非温度T）控制的夫兰克-康登台阶。对于大偏压情况，我们预测会出现κ=Γ量级的强光子聚束现象（其中Γ为电子隧穿速率）。该理论表明：与单能级的强耦合可实现电流驱动的非经典光发射。
关键词： 光子聚束、弗兰克-康登台阶、光子反聚束、单光子发射、等离激元纳米结、扫描隧道显微镜
更新于2025-09-12 10:27:22
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高效激发染料分子以实现单光子产生
摘要： 量子技术的诸多方面需要可靠的单光子源。有机分子因其具有高量子产率且能在室温下保持光稳定性，成为该应用的理想选择。要实现高概率的单光子发射，激光必须高效激发分子。我们建立了一个描述这种激发效率的简易模型，并探讨了优化方法。通过蒽晶体中单个二苯并四烯（DBT）分子的实验验证了模型的有效性。研究表明：该分子在室温下的激发概率不超过75%，但当样品冷却至液氮温度时，激发概率可提升至99%以上。仅需适度冷却就能实现高效单光子生成的特性，标志着向构建简单实用的可靠单光子源迈出了重要一步。
关键词： 单分子、光子反聚束、单光子源、量子光学、共聚焦显微镜
更新于2025-09-09 09:28:46
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量子图像扫描显微镜的超分辨率增强
摘要： 量子光学原理为突破光学显微镜在灵敏度和分辨率方面的经典限制提供了诸多思路。虽然部分设想已在原理验证实验中得到应用，但由于所测信号本征微弱且光量子态脆弱，对生物样本成像仍具挑战性。不过从原理上讲，这些量子协议能在不牺牲经典信息的前提下提供新信息，从而增强现有超分辨技术的能力。图像扫描显微术作为超分辨方法家族的新成员，可在不降低信号水平的情况下实现稳健的分辨率提升。本文介绍量子图像扫描显微术：将图像扫描显微术与量子光子关联测量相结合，可使图像扫描显微术的分辨率提升至两倍，超越衍射极限四倍。我们阐述了Q-ISM原理，并利用光子反聚束（一种量子效应）作为增强分辨率的对比机制，获得了荧光量子点标记生物样本的超分辨光学图像。
关键词： 图像扫描显微镜、量子点、量子光学、超分辨率显微镜、光子反聚束
更新于2025-09-09 09:28:46