論文の概要: Overcoming the rate-directionality tradeoff: a room-temperature ultrabright quantum light source

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.15016v2
• Date: Tue, 3 Nov 2020 07:44:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-27 06:23:58.428661
• Title: Overcoming the rate-directionality tradeoff: a room-temperature ultrabright quantum light source
• Title（参考訳）: 室温超高輝度量子光源の速度方向トレードオフの克服
• Authors: Hamza Abudayyeh, Annika Brauer, Dror Liran, Boaz Lubotzky, Lars Luder, Monika Fleischer, Ronen Rapaport
• Abstract要約: 室温でのGHzレートの単一光子源は、様々な量子アプリケーションに欠かせないコンポーネントである。 緩やかな内在性崩壊速度と典型的な量子エミッタの全方位放出は、そのような目標を達成するための2つの障害である。 我々は、そのような小型オンチップデバイスが2.3*108光子/秒に近づく光子速度に達することを予測している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Deterministic GHz-rate single photon sources at room-temperature would be essential components for various quantum applications. However, both the slow intrinsic decay rate and the omnidirectional emission of typical quantum emitters are two obstacles towards achieving such a goal which are hard to overcome simultaneously. Here we solve this challenge by a hybrid approach, using a complex monolithic photonic resonator constructed of a gold nanocone responsible for the rate enhancement, and a circular Bragg antenna for emission directionality. A repeatable process accurately binds quantum dots to the tip of the antenna-embedded nanocone. As a result we achieve simultaneous 20-fold emission rate enhancement and record-high directionality leading to an increase in the observed brightness by a factor as large as 580 (120) into an NA = 0.22 (0.5). We project that such miniaturized on-chip devices can reach photon rates approaching 2.3*10^8 single photons/second thus enabling ultra-fast light-matter interfaces for quantum technologies at ambient conditions.
• Abstract（参考訳）: 室温での決定論的GHzレート単一光子源は、様々な量子アプリケーションに欠かせない要素である。 しかしながら、典型的な量子エミッタの遅い固有減衰速度と全方位放出の両方が、同時に克服するのは難しい目標を達成するための2つの障害である。 ここでは、レート向上に責任を持つ金ナノコーンからなる複雑なモノリシックフォトニック共振器と、放射指向性のための円形ブラッグアンテナを用いて、この課題をハイブリッドアプローチで解決する。 反復可能なプロセスは、アンテナ埋め込みナノコーンの先端に量子ドットを正確に結合する。 その結果,20倍の発光速度を同時に向上し,観測輝度を最大580倍(120倍)に増加させ,NA = 0.22倍(0.5倍)とした。 このような小型のオンチップデバイスは、2.3*10^8の単一光子/秒に近づく光子速度に到達し、環境条件下で量子テクノロジーの超高速光マッターインタフェースを実現する。

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