通过量子点在纳米天线中的确定性放置实现近单位收集效率的单光子源
量子物理
2021-03-26 v4 应用物理
光学
摘要
量子网络中光子节点间的确定性耦合是实现各种量子技术的关键一步。然而，自由空间发射体的全向性使得这种耦合效率极低，特别是当远距离节点通过光纤等低数值孔径（NA）通道耦合时。这一限制要求将量子发射体放置在能够以极高效率将光子导入通道的纳米天线中。此外，为了能将此类技术扩展到大量通道，发射体的放置必须是确定性的。本文提出一种方法，能够以高空间精度将单个自由空间量子发射体直接定位在高度定向的靶心型金属-介质纳米天线的中心。我们进一步采用无闪烁、高量子产率的胶体量子点（QDs）实现按需单光子发射，不受不稳定性或非辐射激子复合过程的影响。综合这些方法，实现了将85%的单光子收集到低至0.5的数值孔径中的创纪录高收集效率，为片上室温纳米天线-发射体器件与光纤或远程自由空间节点之间的高效耦合奠定了基础，无需额外光学元件。
引用
@article{arxiv.2005.11548,
title = {Single Photon Sources with Near Unity Collection Efficiencies by Deterministic Placement of Quantum Dots in Nanoantennas},
author = {Hamza Abudayyeh and Boaz Lubotzky and Anastasia Blake and Jun Wang and Somak Majumder and Zhongjian Hu and Younghee Kim and Han Htoon and Riya Bose and Anton V. Malko and Jennifer A. Hollingsworth and Ronen Rapaport},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.11548},
year = {2021}
}