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单层WS₂中高次谐波产生的量子干涉与占据态控制

光学 2025-03-11 v2 材料科学

摘要

二维六方材料如过渡金属二硫化物展现出能谷自由度,为基于能谷的量子计算和光电子学提供了令人着迷的潜力。在非线性光学中,K和K'能谷提供可用于超快控制激子、布洛赫振荡和弗洛凯物理的激发共振。然而,在强激光场下,K/K'能谷之外的相干载流子动力学的作用尚待探索。在本研究中,我们观察到单层WS₂中高次谐波产生的量子干涉,激光场驱动电子从能谷穿越整个布里渊区。在微扰区域,能谷间的带间共振通过多光子激发增强高次谐波产生。在强场区域,高次谐波谱由带间能谷共振与来自布里渊区各点(包括K/K'能谷之外的Γ和M等点)的电子占据态产生的带内电流之间的光驱动量子干涉敏感地控制。我们的实验观察与量子模拟结果高度吻合,验证了其解释。本工作提出了在二维六方系统中利用激光驱动量子干涉的新途径,以及通过强场非线性光学占据和读取整个布里渊区电子结构的全光学技术,推动量子技术的发展。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.04335,
  title  = {Quantum interference and occupation control in high harmonic generation from monolayer $WS_2$},
  author = {Minjeong Kim and Taeho Kim and Anna Galler and Dasol Kim and Alexis Chacon and Xiangxin Gong and Yuhui Yang and Rouli Fang and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and B. J. Kim and Sang Hoon Chae and Moon-Ho Jo and Angel Rubio and Ofer Neufeld and Jonghwan Kim},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04335},
  year   = {2025}
}