論文の概要: Nonclassical Light from Exciton Interactions in a Two-Dimensional Quantum Mirror

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.10350v1
• Date: Sat, 20 Feb 2021 14:05:30 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-10 15:57:48.142242
• Title: Nonclassical Light from Exciton Interactions in a Two-Dimensional Quantum Mirror
• Title（参考訳）: 二次元量子ミラーにおける励起子相互作用からの非古典光
• Authors: Valentin Walther, Lida Zhang, Susanne F. Yelin, Thomas Pohl
• Abstract要約: 半導体単分子膜の励起子は、超高効率で共鳴光を反射できる集合共鳴を形成する。 励起子間の有限範囲相互作用は、非常に非古典的な光の発生につながることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4129225533930965
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Excitons in a semiconductor monolayer form a collective resonance that can reflect resonant light with extraordinarily high efficiency. Here, we investigate the nonlinear optical properties of such atomistically thin mirrors and show that finite-range interactions between excitons can lead to the generation of highly non-classical light. We describe two scenarios, in which optical nonlinearities arise either from direct photon coupling to excitons in excited Rydberg states or from resonant two-photon excitation of Rydberg excitons with finite-range interactions. The latter case yields conditions of electromagnetically induced transparency and thereby provides an efficient mechanism for single-photon switching between high transmission and reflectance of the monolayer, with a tunable dynamical timescale of the emerging photon-photon interactions. Remarkably, it turns out that the resulting high degree of photon correlations remains virtually unaffected by Rydberg-state decoherence, in excess of non-radiative decoherence observed for ground-state excitons in two-dimensional semiconductors. This robustness to imperfections suggests a promising new approach to quantum photonics at the level of individual photons.
• Abstract（参考訳）: 半導体単分子膜の励起子は、超高効率で共鳴光を反射できる集合共鳴を形成する。 本研究では,このような原子状薄い鏡の非線形光学特性を調査し,励起子間の有限次元相互作用が非古典光の発生に繋がることを示した。 光学的非線形性は、励起リドベルク状態における直接光子カップリングから励起子へ、あるいは有限距離相互作用を持つリドベルク励起子の共鳴2光子励起から生じる。 後者の場合、電磁誘導透過の条件を生じさせ、光子-光子相互作用の調整可能な動的時間スケールを持つ単光子スイッチングの効率的なメカニズムを提供する。 驚くべきことに、結果として生じる高次光子相関は2次元半導体における基底状態励起子で観測される非放射的デコヒーレンスよりも、リドバーグ状態デコヒーレンスによって事実上影響を受けない。 この不完全性に対する強固さは、個々の光子のレベルでの量子フォトニクスに対する有望な新しいアプローチを示唆している。

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