論文の概要: Cavity Quantum Electrodynamics Design with Single Photon Emitters in
Hexagonal Boron Nitride
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.02975v1
- Date: Sat, 5 Jun 2021 21:53:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-27 19:09:55.478223
- Title: Cavity Quantum Electrodynamics Design with Single Photon Emitters in
Hexagonal Boron Nitride
- Title（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素中の単一光子エミッタを用いたキャビティ量子電気力学設計
- Authors: Yanan Wang, Jaesung Lee, Jesse Berezovsky, and Philip X.-L. Feng
- Abstract要約: 我々は,h-BNマイクロディスク共振器における単一光子放射器の欠陥を考慮したキャビティ量子力学(キャビティQED)方式を数値解析した。
マイクロディスクのささやき声特性は、放射状および方位モードの指標が異なる複数の空洞共鳴の族を同時に支援することができる。
この研究は、低閾値マイクロキャビティレーザーや高純度単一光子源などのh-BNフォトニック成分の実現に寄与する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.352389759470726
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hexagonal boron nitride (h-BN), a prevalent insulating crystal for dielectric
and encapsulation layers in two-dimensional (2D) nanoelectronics and a
structural material in 2D nanoelectromechanical systems (NEMS), has also
rapidly emerged as a promising platform for quantum photonics with the recent
discovery of optically active defect centers and associated spin states.
Combined with measured emission characteristics, here we propose and
numerically investigate the cavity quantum electrodynamics (cavity-QED) scheme
incorporating these defect-enabled single photon emitters (SPEs) in h-BN
microdisk resonators. The whispering-gallery nature of microdisks can support
multiple families of cavity resonances with different radial and azimuthal mode
indices simultaneously, overcoming the challenges in coinciding a single point
defect with the maximum electric field of an optical mode both spatially and
spectrally. The excellent characteristics of h-BN SPEs, including exceptional
emission rate, considerably high Debye-Waller factor, and Fourier transform
limited linewidth at room temperature, render strong coupling with the ratio of
coupling to decay rates g/max({\gamma},\k{appa}) predicated as high as 500.
This study not only provides insight into the emitter-cavity interaction, but
also contributes toward realizing h-BN photonic components, such as
low-threshold microcavity lasers and high-purity single photon sources,
critical for linear optics quantum computing and quantum networking
applications.
- Abstract（参考訳）: 六方晶窒化ホウ素(h-BN)は2次元(2次元)ナノエレクトロニクスにおける誘電層とカプセル層のための一般的な絶縁結晶であり、2次元ナノエレクトロメカニカルシステム(NEMS)における構造物質であり、近年光学活性な欠陥中心と関連するスピン状態の発見によって量子フォトニクスの有望なプラットフォームとして急速に出現している。
本稿では,h-BNマイクロディスク共振器にこれらの欠陥対応単一光子エミッタ(SPE)を組み込んだ空洞量子力学(Cavity-QED)方式を提案する。
マイクロディスクのささやき声特性は、異なる放射モードと方位モードの指標を持つ共振器共鳴の複数のファミリーを同時にサポートし、光モードの最大電界を空間的にもスペクトル的にも単一点欠陥と組み合わせる際の課題を克服することができる。
h-bn speの優れた特性は、例外的な放出速度、かなり高いデバイワラー因子、室温でのフーリエ変換制限線幅などであり、結合率g/max({\gamma},\k{appa})の500倍の結合率と強い結合性を示す。
この研究は、エミッタ-キャビティ相互作用の洞察を提供するだけでなく、低閾値マイクロキャビティレーザーや高純度単一光子源など、線形光学量子コンピューティングや量子ネットワークアプリケーションに不可欠なh-BN光化学成分の実現にも貢献する。
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