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面向 MoTe$_2$ 量子发射器的触发式不可辨识单光子生成

光学 2025-08-29 v1 介观与纳米尺度物理 材料科学 量子物理

摘要

运行于通信带的单光子源是实现长距离光学量子通信和信息处理的基本组件。二维(2D)过渡金属硫化物(TMDs)为此类源提供了有前景的平台,但其发展受限于波段范围有限和单光子不可辨识性差。本文演示了一种可重复且系统化的方法,通过确定性应变和缺陷工程在双层 MoTe2_2 中生成近红外(1090-1200 nm)量子发射器。这些发射器表现出强线性偏振(DOLP >70%>70\%),亚纳秒寿命(τ\tau \leqslant ~450 ps),高单光子纯净度(g(2)(0)<0.1g^{(2)}(0)<0.1),以及分辨率受限的发射(\sim200 μ\mueV)。通过电致生物放大,可实现约 \sim3 meV 的斯特ark 调谐,减少光子簇拥,显著缩短辐射寿命,使发射 linewidth 达到实验限比例 R55R\sim55。最重要的是,两光子干涉测量显示出 VHOMV_\text{HOM}\sim 10%\% 的本杰明-欧-梅尔可见度,经时间筛选后可达 VHOMV_\text{HOM}\sim 40%\%,为目前报告的 TMD 量子发射器中最高的不可辨识性,也是近红外 regime 中首次实现。这一结果确立了 MoTe2_2 作为可调、低噪声、高纯度单光子源的可行平台,具有良好的不可辨识性,为其集成到通信兼容的量子光子技术铺平了道路。

关键词

引用

@article{arxiv.2508.20743,
  title  = {Toward triggered generation of indistinguishable single-photons from MoTe$_2$ quantum emitters},
  author = {Paweł Wyborski and Athanasios Paralikis and Pietro Metuh and Martin A. Jacobsen and Christian Ruiz and Niels Gregersen and Battulga Munkhbat},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2508.20743},
  year   = {2025}
}