基于等离子体谐振器的按需单光子源理论与极限：一种量子化准正则模方法
量子物理
2019-09-06 v1
摘要
已知与等离子体谐振器耦合的量子发射体可实现增强的宽带珀塞尔因子，此类系统近来被提议作为具有快速运作速度的按需单光子源的候选方案。然而，真正的单光子源对高效率（亮度）与发射光子的量子不可区分性有严格要求，这可通过双光子干涉实验量化。为助力解决该问题，我们采用并扩展了一种近期发展的量子化准正则模方法，该方法严格量化任意有损开放系统模，以计算准确量化基于等离子体的单光子源优值的关键参数。我们还提出一种量子化输入-输出理论来量化辐射与非辐射量子效率。我们以由两个金纳米棒构成的纳米等离子体二聚体谐振器为例阐明该理论，其产生大珀塞尔因子与良好的辐射输出 beta 因子。考虑光脉冲激发方案，我们探究了脉冲时长与纯退相干对单光子性质的关键作用，并表明即便在低温运作下，此类结构通常也需要超短脉冲（亚皮秒）。我们还量化了非辐射 beta 因子在单光子和双光子发射过程中的作用。我们的通用方法可应用于多种等离子体系统，包括金属-电介质以及腔-波导系统，而无需借助唯象量化方案。
引用
@article{arxiv.1904.03277,
title = {Theory and limits of on-demand single photon sources using plasmonic resonators: a quantized quasinormal mode approach},
author = {Stephen Hughes and Sebastian Franke and Chris Gustin and Mohsen Kamandar Dezfouli and Andreas Knorr and Marten Richter},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.03277},
year = {2019}
}