纳米线量子点到原子跃迁的可逆调谐
量子物理
2025-03-12 v2
摘要
嵌入半导体光子纳米线中的量子点（NW-QD）可以确定性地以高重复率产生单光子和纠缠光子对。得益于纳米线的尖梢所提供的阻抗匹配，这些光子可高效地从光子纳米线耦合到自由空间或光纤中。然而，以可逆方式精确控制 NW-QD 发射频率，且不劣化所发射光子的性质，并能在同一芯片上针对单个 NW-QD 独立使用，迄今仍是一项挑战。在将光子与需要 MHz 至亚 GHz 精度的量子系统（如作为量子网络中存储器的原子系综）接口的应用中，解决该问题至关重要。在此，我们展示一种可逆调谐方法，能以亚 GHz 精度将 NW-QD 的发射频率调谐超过 300 GHz。我们通过气体凝结实现这一点，随后利用局域激光烧蚀部分逆转该过程。此过程精细调节施加于量子点的应力，从而调谐其发射频率。我们通过将所发射单光子的频率调谐跨过原子共振以探测其吸收与色散，验证了该方法的精度与稳定性。我们观察到在 D1 线共振处热铯蒸气对来自 NW-QD 的单光子吸收高达 80%，以及与 D1 线基态超精细跃迁相关的群速度降低 75 倍。在高达 300 GHz 的调谐范围内，我们未观察到 NW-QD 发射的二阶自相关函数、寿命或线宽有可辨别的影响；并且在高达 100 GHz 调谐时，对 NW-QD 的精细结构分裂影响极小。
引用
@article{arxiv.2309.06734,
title = {Reversible tuning of nanowire quantum dot to atomic transitions},
author = {Rubayet Al Maruf and Sreesh Venuturumilli and Divya Bharadwaj and Paul Anderson and Jiawei Qiu and Yujia Yuan and Mohd Zeeshan and Behrooz Semnani and Philip J. Poole and Dan Dalacu and Kevin Resch and Michael E. Reimer and Michal Bajcsy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.06734},
year = {2025}
}