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六方氮化硼在室温下的磁场依赖性量子发射
摘要： 与宽带隙半导体中缺陷相关的光可寻址自旋是量子信息处理和纳米尺度传感的多功能平台，其中自旋依赖的系间窜越跃迁有助于实现光学自旋初始化和读出。近期，范德瓦尔斯材料六方氮化硼（h-BN）作为量子发射体的稳健载体崭露头角，有望实现高效光子提取和原子级工程调控，但迄今尚未观测到自旋相关效应。本文报道了在h-BN中特定量子发射体上，随外加磁场变化的强各向异性光致发光图案的室温观测结果。稳态光致发光和光子发射统计量随磁场的变化与三重态和单重态能级之间的自旋依赖系间窜越相符，表明h-BN中存在光可寻址的自旋缺陷。
关键词： 光致发光、室温、量子发射体、磁场、六方氮化硼、自旋缺陷
更新于2025-09-23 15:22:29
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嵌入金属体系中的量子发射体的非辐射衰减和吸收速率：微观描述及其从电子输运中的确定
摘要： 我们研究了低温下嵌入金属中的双能级量子发射体的非辐射衰减和吸收速率。我们推导出了两种非辐射跃迁速率的表达式，并发现了一种独特且可通过实验实现的途径——通过宿主金属系统中的电子输运来同时获取这两种非辐射跃迁速率。我们的研究不仅为金属中的非辐射通道提供了微观描述，还能帮助识别、确定这些通道并与其他衰减通道区分开来，这对于理解和控制纳米尺度下的光-物质相互作用至关重要。
关键词： 非辐射衰变、金属体系、量子发射体、电子输运、吸收率
更新于2025-09-23 15:21:21
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量子发射体与纳米粒子表面等离激元耦合集体诱导的异常点
摘要： 由非厄米简并性产生的异常点有望增强量子传感能力。因此，在不同量子系统中寻找异常点对开发此类未来传感器件至关重要。本文利用金属纳米粒子表面受限空间内增强的光-物质相互作用，从理论上证明了一个由量子发射体与亚波长尺度金属纳米粒子耦合构成的系统中存在异常点。通过解析量子电动力学方法，异常点表现为强耦合效应的结果，并可通过原本简并的本征能级发生剧烈分裂来进行观测。我们进一步表明，当多个量子发射体集体耦合到局域表面等离激元的偶极模式时也会出现异常点。这种量子集体效应不仅降低了对单个发射体的强耦合要求，还能更稳定地产生异常点。此外，我们指出异常点可在功率谱中明确显现。一个综合考虑功率谱频率分裂和系统耗散的广义信噪比显示：与单个量子发射体相比，耦合到纳米粒子的量子发射体集合在检测异常点方面具有更优性能。
关键词： 强耦合效应、金属纳米粒子、功率谱、量子发射体、量子传感、信噪比、表面等离激元、异常点
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 德国慕尼黑(2019.6.23-2019.6.27)] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 金刚石纳米结构中高质量量子发射器的制备
摘要： 随着固态量子工程领域的成熟，生产出具有窄光学跃迁和长自旋相干时间、且能与纳米光子结构对准的量子发射体变得越来越必要。金刚石中的氮空位（NV）缺陷中心是一个非常适合的候选者，因为它具有长相干时间的自旋基态、可用于量子存储的邻近核自旋，以及允许高效光学自旋初始化和读出的自旋选择性光学跃迁。我们展示了一种发射体-器件对准技术，能够制造与NV对准的光子器件。该对准方法依赖于自主成像发射体并将其相对于芯片坐标系进行注册。这种技术可适用于多种发射体。该方法的可重复性表明其空间精度为50纳米。自主导航样品的能力便于对大量NV进行数据收集，从而允许进行统计分析。我们利用这种方法将NV的宿主氮同位素与发射体的光学线宽相关联，以了解植入的影响。如图1a所示，数据表明，相干的窄线宽NV是由天然丰度氮（14N）形成的，而植入的氮（15N）平均产生更宽带宽的NV。植入的15NV还表现出更大的轴向和横向应变，表明发射体附近产生了损伤。我们将植入的15NV的宽线宽归因于离子注入过程导致的局部损伤所产生的更不稳定的局部环境。
关键词： 金刚石纳米结构、纳米光子结构、氮空位中心、自旋相干性、量子发射体
更新于2025-09-16 10:30:52
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[2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 单分子与微谐振腔的相干耦合
摘要： 量子光学与光-物质相互作用中的许多有趣提案都依赖于多个量子发射体与单模光的强耦合。特别引人关注的是多个相同发射体与一维（1D）光子介质耦合的情况。最近，我们通过有机染料分子与芯片上亚波长波导的同一导模发生倏逝耦合，展示了此类系统[1]。虽然这种耦合使我们能证明单个分子可使传输光产生高达7.5%的消光率，但仍不足以实现更高阶效应——例如多个耦合至同一波导的发射体之间的光子介导相互作用。提升波导-发射体耦合效率的一种方法是采用谐振结构，我们实验室近期在微型开放式法布里-珀罗腔中已证实该方案[2]。该研究中，我们观测到分子发射的强珀塞尔展宽效应，以及谐振腔传输的近乎完全消光。当前工作中，我们将该方法拓展至芯片上跑道形谐振腔[3]（如图1(a)所示）。此类构型中，耦合增强幅度与光子在腔内往返次数成正比，该数值约等于F/π（F为谐振腔精细度）。目前我们的谐振腔在低温有机基质环境中可实现高达18的精细度，从而产生高达22%的增强消光凹陷（见图1(b)橙色曲线）。我们通过定位分子位置（图1(a)白箭头所示）及观测谐振腔传输端预期峰值（图1(b)蓝线），进一步验证了分子-谐振腔耦合。最后，我们将该结构与同芯片单波导进行对比——后者最大消光率仍仅为7%，与先前结果一致。我们讨论了观测到的增强程度，将其与理论计算预测值进行对比，并评估了实现芯片上近单位耦合效率以及多发射体效应（如光局域化与极化激元态生成[4]）的未来策略。
关键词： 跑道型谐振器、光与物质相互作用、波导-发射体耦合、光子介质、量子光学、珀塞尔展宽、极化激元态、谐振结构、法布里-珀罗腔、量子发射体
更新于2025-09-12 10:27:22
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通过时间纯化单光子的超低暗计数检测揭示室温胶体点量子发射体的优越特性
摘要： 实现可在室温下工作的高质量量子发射器对于加速量子技术（如量子通信、量子信息处理和量子计量）的应用至关重要。在本研究中，我们利用超导纳米线单光子探测器和光致发光衰减曲线的时间滤波，研究了单个胶体量子点（CQDs）在室温下发射的光子反聚束特性。我们发现，通过去除源自多次激发脉冲产生的双激子连续双光子发射的信号，可以同时实现高单光子纯度和高光子产生率。我们成功证明，通过时间纯化的单光子的超低暗计数检测，可以确认室温单光子源具有g(2)(0) ? 10?2的超高性能。这些发现为CQDs作为高质量室温量子光源候选材料的吸引力提供了有力证据。
关键词： 单光子源、室温、超导纳米线单光子探测器、量子发射体、胶体量子点、时间滤波
更新于2025-09-11 14:15:04