分子量子发射器链路网络化：从单体到协同发射器
材料科学
2026-03-03 v1 光学
摘要
工程化光子技术中，多个自由空间量子发射器之间的光子相互作用是可扩展量子光子技术的核心挑战。特别是，访问若干发射器通过共享电磁环境耦合的协同相互作用场景，对于实现协同发射和量子功能至关重要。此类相互作用需要对发射器间距进行精确控制并在亚波长尺度下实现稳定，这在固态系统中在分子尺度上实现空间组织极其困难。本文引入编码量子链（Encoded Quantum Chains, EQC），一种一维架构，通过对相同分子发射器进行空间编码编程化协同辐射行为。有机发射器和惰性 spacer 分子被共同封装于介质刚性硼酸酯纳米管（BNNT）内，实现从纳米尺度到微米尺度的分子间距统计控制，同时强制偶极子对齐和一维约束。室温下时间分辨荧光揭示，随着空间间距降至光学波长以下，辐射衰减加速、单发射器发射率提升，呈现非单指数动力学，符合一维协同辐射态。EQC 的捆绑可实现相邻 BNNT 内发射器间的耦合，驱动向更高维度的激发去量子化。该模块化构建块方法为在受限分子系统中工程化光子相互作用和众多体光子现象提供可扩展路径，为分布式单光子源、可编程量子发射器以及量子技术的光子架构开辟了新机遇。
引用
@article{arxiv.2603.01107,
title = {Networking Molecular Quantum Emitters on a Single Chain : From Single to Cooperative Emitters},
author = {Jean-Baptiste Marceau and Juliette Le Balle and Christel Poujol and Frédéric Fossard and Annick Loiseau and Gaëlle Recher and Etienne Gaufrès},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.01107},
year = {2026}
}