基于氧化亚铜中里德伯激子的巨微波-光学Kerr非线性

微波-光学转换是未来量子器件网络（例如基于超导技术的网络）的关键。在单量子水平上的转换需要强非线性、高带宽以及与毫开尔文环境的兼容性。在里德伯原子中观测到了较大的非线性，但将原子气体与稀释制冷机结合在技术上具有挑战性。本文中，我们展示了通过在 \cuprite 中利用激子的里德伯态，在低温固态系统中实现强微波-光学非线性。我们在 4~K 下测得微波-光学交叉 Kerr 系数为 $B_0 = 0.022 \pm 0.008$ m V$^{-2}$，这比其他固态系统大数个数量级。我们的结果凸显了里德伯激子在非线性光学中的潜力，并构成了基于 Cu$_2$O 的微波-光学频率转换器的基础。