基于六方氮化硼中单光子发射体的腔量子电动力学设计

六方氮化硼（h-BN）是二维（2D）纳米电子学中用于介电和封装层的普遍绝缘晶体，也是 2D 纳米机电系统（NEMS）中的结构材料，随着近期光学活性缺陷中心及相关自旋态的发现，它也已迅速成为量子光子学中有前景的平台。结合已测量的发射特性，我们在此提出并数值研究了腔量子电动力学（cavity-QED）方案，该方案将这些缺陷赋能的单光子发射体（SPEs）集成于 h-BN 微盘谐振腔中。微盘的回音壁特性可同时支持具有不同径向和方位角模指数的多族腔共振，克服了将单点缺陷与光学模最大电场在空间与光谱上重合的挑战。h-BN SPEs 的优异特性，包括卓越发射速率、相当高的 Debye-Waller 因子以及室温下的傅里叶变换极限线宽，使得耦合与衰减速率之比 g/max({\gamma},\k{appa}) 的强耦合预测值高达 500。本研究不仅深入揭示了发射体-腔相互作用，也推动了 h-BN 光子组件的实现，例如低阈值微腔激光器和纯度高的单光子源，这些对线性光学量子计算与量子网络应用至关重要。