論文の概要: Defect polaritons from first principles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.02655v1
• Date: Tue, 4 May 2021 18:00:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 15:17:06.585149
• Title: Defect polaritons from first principles
• Title（参考訳）: 第一原理からの欠陥ポラリトン
• Authors: Derek S. Wang and Susanne F. Yelin and Johannes Flick
• Abstract要約: 単層六方晶窒化ホウ素(hBN)の3つの欠陥タイプ(CHB, CB-CB, CB-VN)について検討した。 全ての欠陥系に対して、下方偏光子の吸収エネルギーをシフトする分極性分裂は、Jaynes-Cummings相互作用から予想されるよりもはるかに高いことが示される。 初期局在電子遷移密度は、強い光-物質結合の下で材料全体に非局在化できることがわかった。
• 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: Precise control over the electronic and optical properties of defect centers in solid-state materials is necessary for their applications as quantum sensors, transducers, memories, and emitters. In this study, we demonstrate, from first principles, how to tune these properties via the formation of defect polaritons. Specifically, we investigate three defect types -- CHB, CB-CB, and CB-VN -- in monolayer hexagonal boron nitride (hBN). The lowest-lying electronic excitation of these systems is coupled to an optical cavity where we explore the strong light-matter coupling regime. For all defect systems, we show that the polaritonic splitting that shifts the absorption energy of the lower polariton is much higher than can be expected from a Jaynes-Cummings interaction. In addition, we find that the absorption intensity of the lower polariton increases by several orders of magnitude, suggesting a possible route toward overcoming phonon-limited single photon emission from defect centers. Finally, we find that initially localized electronic transition densities can become delocalized across the entire material under strong light-matter coupling. These findings are a result of an effective continuum of electronic transitions near the lowest-lying electronic transition for both pristine hBN and hBN with defect centers that dramatically enhances the strength of the light-matter interaction. We expect our findings to spur experimental investigations of strong light-matter coupling between defect centers and cavity photons for applications in quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 固体材料の欠陥中心の電子的および光学的特性の精密制御は、量子センサ、トランスデューサ、メモリ、エミッタとしての利用に必要である。 本研究では、第一原理から欠陥偏光子の形成を通じてこれらの特性を調整する方法を実証する。 具体的には, 単層ヘキサゴナル窒化ホウ素 (hBN) の3つの欠陥タイプ (CHB, CB-CB, CB-VN) について検討した。 これらの系の最も低い電子励起は光学キャビティと結合し、強い光と物質を結合する機構を探索する。 全ての欠陥系に対して、下方偏光子の吸収エネルギーをシフトする分極性分裂は、Jaynes-Cummings相互作用から期待できるよりもはるかに高い。 さらに、下方偏光子の吸収強度は数桁に増大し、欠陥中心からのフォノンに制限された単一光子放射を克服するための経路が示唆された。 最後に、初期局在化された電子遷移密度は、強い光-物質結合の下で材料全体に非局在化される。 これらの結果は、光間相互作用の強度を劇的に向上させる欠陥中心を持つプリシンhbnとhbnの電子遷移の最低値付近での電子遷移の有効連続の結果である。 我々は、量子技術への応用に向けて、欠陥中心とキャビティ光子との強い光・物質結合の実験的な研究を促進することを期待する。

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