利用 Purcell 效应从 CsPbBr$_3$ 量子点中产生 Laguerre-格朗日 (LG) 模态中的单光子
光学
2026-03-24 v1 介观与纳米尺度物理
量子物理
摘要
携带轨道角动量 (OAM) 的 Laguerre-格朗日 (LG) 光束单光子，可能实现更稳健且高效的光子量子通信和信息处理，以及在量子测距和成像中的增强灵敏度。然而，由于大多数实现方式为间接式或需要额外的模式成形元件，直接产生携带 OAM 的单光子已受到日益关注的注意。最近涌现出的柯伊伯铅卤化物钙化物量子点 (QDs) 能以高速率准确定态产生不可区分的单光子。本文将单个 CsPbBr 量子点集成到带有纳米加工高斯形变形的开放式 Fabry-Perot 微腔中，演示了在最高可达 18.1 0.2 倍加速衰减、降低至几皮秒的条件下，实现 Purcell 增强的单光子发射到单个腔模中。通过腔共振的原位调谐，我们可以将单个量子点选择性耦合到不同携带 OAM 的 LG 模态中，并观察从腔体发射的单光子光束的空间图样。我们的发现为面向高光子速率源的先进光子量子应用开辟了可能性，这些源可直接产生单光子 LG 光束。
引用
@article{arxiv.2510.01837,
title = {Purcell-enhanced single-photon generation from CsPbBr$_3$ quantum dots in in-situ selected Laguerre-Gaussian modes},
author = {Virginia Oddi and Darius Urbonas and Etsuki Kobiyama and Ioannis Georgakilas and Ihor Cherniukh and Kseniia Shcherbak and Chenglian Zhu and Maryna I. Bodnarchuk and Maksym V. Kovalenko and Rainer F. Mahrt and Gabriele Rainò and Thilo Stöferle},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.01837},
year = {2026}
}