金刚石薄膜中少数发射体经腔介导的集体发射
量子物理
2023-11-22 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
当一组量子发射体耦合到共同的辐射场时，它们的偏振可以同步并发生称为超荧光(superfluorescence)的集体发射。在自由空间环境中进入该 regime 需要大量具有高空间密度的发射体以及具有小非均匀性的相干光学跃迁。本文表明，通过将金刚石薄膜中的氮空位(nitrogen-vacancy, NV)中心耦合到高精细度微腔，少数、非相干、非均匀且空间分离的发射体——正如固态系统的典型特征——也能进入集体发射 regime。我们观察到发射速率的超线性幂律依赖，作为集体发射的标志。此外，我们在二阶自关联函数的不同时间尺度上同时发现光子聚束与反聚束，揭示了来自约十五个发射体的量子化发射中的腔诱导干涉。我们发展了介观发射体数目的理论模型，以在 Dicke 态基下分析其行为，并发现集体态的布居连同腔增强与滤波可以解释这些观测。此类系统在多光子量子态的产生以及少数发射体系统中纠缠的制备方面具有前景。
引用
@article{arxiv.2311.12723,
title = {Cavity-mediated collective emission from few emitters in a diamond membrane},
author = {Maximilian Pallmann and Kerim Köster and Yuan Zhang and Julia Heupel and Timon Eichhorn and Cyril Popov and Klaus Mølmer and David Hunger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.12723},
year = {2023}
}
备注
9 pages, 4 figures