論文の概要: Single Photon Sources with Near Unity Collection Efficiencies by
Deterministic Placement of Quantum Dots in Nanoantennas
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.11548v4
- Date: Sun, 14 Feb 2021 08:47:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-18 23:27:55.684244
- Title: Single Photon Sources with Near Unity Collection Efficiencies by
Deterministic Placement of Quantum Dots in Nanoantennas
- Title（参考訳）: ナノアンテナにおける量子ドットの決定論的配置による集束効率近傍の単一光子源
- Authors: Hamza Abudayyeh, Boaz Lubotzky, Anastasia Blake, Jun Wang, Somak
Majumder, Zhongjian Hu, Younghee Kim, Han Htoon, Riya Bose, Anton V. Malko,
Jennifer A. Hollingsworth, Ronen Rapaport
- Abstract要約: 本研究では,単一独立量子エミッタを空間的精度で直接位置決めする方法を提案する。
また、オンデマンド単一光子放射に非架橋高量子収率量子ドット(QD)を用いる。
このアプローチを併用すると、単一の光子の85%のコレクション効率が、0.5の低いNAとなる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6654842121350257
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Deterministic coupling between photonic nodes in a quantum network is an
essential step towards implementing various quantum technologies. The
omnidirectionality of free-standing emitters, however, makes this coupling
highly inefficient, in particular if the distant nodes are coupled via low
numerical aperture (NA) channels such as optical fibers. This limitation
requires placing quantum emitters in nanoantennas that can direct the photons
into the channels with very high efficiency. Moreover, to be able to scale such
technologies to a large number of channels, the placing of the emitters should
be deterministic. In this work we present a method for directly locating single
free-standing quantum emitters with high spatial accuracy at the center of
highly directional bullseye metal-dielectric nanoantennas. We further employ
non-blinking, high quantum yield colloidal quantum dots (QDs) for on-demand
single-photon emission that is uncompromised by instabilities or non-radiative
exciton recombination processes. Taken together this approach results in a
record-high collection efficiency of 85% of the single photons into a low NA of
0.5, setting the stage for efficient coupling between on-chip, room temperature
nanoantenna-emitter devices and a fiber or a remote free-space node without the
need for additional optics.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークにおけるフォトニックノード間の決定論的結合は、様々な量子技術を実装するための重要なステップである。
しかし、非定常エミッタの全方位性は、特に光ファイバーのような低数値開口(NA)チャネルを介して遠くのノードが結合されている場合、この結合を非常に非効率にする。
この制限は、非常に高い効率で光子をチャネルに誘導できるナノアンテナに量子エミッターを配置する必要がある。
さらに、このような技術を多数のチャネルにスケールできるためには、エミッタの配置が決定論的でなければならない。
本研究では,高方向性ブルゼー金属誘電体ナノアンテナの中心部において,空間精度の高い単一独立量子エミッタを直接配置する方法を提案する。
さらに、不安定性や非放射性エキシトン組換えプロセスによって競合しないオンデマンド単光子放出に、非架橋高収率コロイド量子ドット(QD)を用いる。
このアプローチを組み合わせると、単一光子の85%を0.5の低naに記録的に高い集光効率を実現し、オンチップ、室温ナノアンテナエミッタデバイス、ファイバまたは遠隔自由空間ノード間の効率的な結合の段階を、追加の光学を必要とせずに設定する。
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