具有屏蔽侧壁损耗的光子线微腔中量子发射体-腔耦合的温度可调性

近期技术进步使得在固态腔基器件中实现真空拉比分裂、可控单光子发射和量子纠缠等量子性质的现象成为可能。对于量子发射体与腔之间足够强的耦合，大的品质因数（$Q$）和小的模体积（$V_{eff}$）是必不可少的。本文展示，通过对亚微米尺寸的Fabry-P\'{e}rot微腔的侧壁施加5nm Al涂层，腔的$Q$可从室温下的几百温度调谐至30~K以下的2$\times$10$^5$。这通过以下方式实现：首先，利用理想反射的横向金属镜完全屏蔽侧壁损耗；其次，由于多层结构内高度离轴的波矢，小型器件的腔轴向损耗急剧降低。我们的发现提供了一种新颖的温度可调平台，用于研究发射体-腔耦合的量子电动力学现象。我们证明，在40~K下，在0.8$\mu$m尺寸的器件中可轻松实现2g=24~GHz (0.142~nm)的拉比分裂，其$V_{eff}\approx0.0845~\mu$m$^3$，可与最佳的二维光子晶体（PhC）纳米腔相比。