基于光子纳米腔的电子自旋与光子轨道角动量间的媒介转换方案
介观与纳米尺度物理
2018-08-15 v1 光学
摘要
具有非零轨道角动量(OAM)的光或称扭曲光,在诸如 OAM 纠缠光子量子比特等量子通信应用中颇具前景。目前存在光子 OAM 到光子自旋角动量(SAM)、以及光子 SAM 到电子 SAM 的接口,但在单一器件内尚无任何直接的光子 OAM–电子 SAM(飞行到静止)媒介转换器。在此,我们提出一种在单一纳米光子器件内将光子 OAM 转换为电子 SAM 及其逆转换的方案。我们采用了一个嵌有量子点(QD)的光子晶体纳米腔,该量子点将电子自旋限制为静止量子比特。来自 QD 的自旋极化发射通过强光学自旋轨道相互作用驱动纳米腔模式的旋转。旋转的模式随后辐射出具有非零 OAM 的光,使该器件可用作发射器。由于这可以是幺正过程,其时间反演情形使器件能够作为接收器工作。该方案可推广到其他谐振腔与量子发射体系统,例如微盘与金刚石中的缺陷。我们的方案展示了实现(超)紧凑电子 SAM–光子 OAM 接口的潜力,以将 OAM 作为量子信息用途的额外自由度。
引用
@article{arxiv.1806.00223,
title = {Scheme for media conversion between electronic spin and photonic orbital angular momentum based on photonic nanocavity},
author = {Chee Fai Fong and Yasutomo Ota and Satoshi Iwamoto and Yasuhiko Arakawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.00223},
year = {2018}
}
备注
15 pages, 6 figures