論文の概要: Rapid-adiabatic-passage-based super-resolution microscopy in
semiconductor quantum dot system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.07790v1
- Date: Tue, 15 Aug 2023 14:14:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-16 12:29:21.490542
- Title: Rapid-adiabatic-passage-based super-resolution microscopy in
semiconductor quantum dot system
- Title（参考訳）: 半導体量子ドット系における高速断熱通過型超解像顕微鏡
- Authors: Partha Das, Samit Kumar Hazra, Tarak Nath Dey
- Abstract要約: 理論的には、2つの構造されたビームと相互作用する2レベル量子ドット系における高速断熱路(RAP)に基づく超解像像を理論的に検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5619641657643424
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We theoretically investigate rapid adiabatic passage(RAP)-based
super-resolution imaging in a two-level quantum dot system interacting with two
structured beams. To understand the physical mechanism behind the formation of
super-resolution for the experiment of Kaldewey {\it et. al.,}[Nature Photonics
10.1038/s41566-017-0079-y (2018)], we first use Liouville's density matrix
where photon-mediated radiative and non-radiative decays are incorporated. A
suitably chosen spatiotemporal envelope of the structured beams enables the
formation of a super-resolution image. We also find that the feature size of
the image depends on the intensity of the Laguerre Gaussian beam(LG). However,
the created image resolution undergoes distortion due to the existence of a
low-intensity circular ring. The unwanted circular ring arises from the
dominance of the LG beam tail over the super-Gaussian(SG) beam tail, initiating
the residual population transfer from the ground state to the excited state.
This limitation can be overcome by using the Bessel-modulated truncated
structured LG and SG beams. We next study the dynamics of the semiconductor
quantum dot system at finite temperatures wherein the phonon interaction
becomes imperative. We employ the polaron-transformed master equation to
explore the system at higher temperatures. Our numerical results confirm that
the sharpness of the image remains intact at low temperatures with weak phonon
coupling. Hence, the proposed scheme may open up applications in nano-scale
imaging with quantum dots.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,2つの構造ビームと相互作用する2レベル量子ドット系における高速断熱通路(rap)に基づく超解像イメージングを理論的に検討する。
カルデューイ実験のための超解像の形成の背後にある物理的メカニズムを理解する。
al.,}[nature photonics 10.1038/s41566-017-0079-y (2018)] まず、光子を媒介とする放射崩壊と非放射崩壊を組み込んだliouvilleの密度行列を用いる。
構造化ビームの好適に選択された時空間エンベロープは超解像形成を可能にする。
また,画像の特徴の大きさはラゲール・ガウスビーム(lg)の強度に依存することがわかった。
しかし、生成した画像分解能は低強度の円環の存在により歪みを受ける。
望ましくない円環は、超ガウス(SG)ビームテール上のLGビームテールの優位性から生じ、基底状態から励起状態への残留人口移動を開始する。
この制限は、ベッセル変調された断線構造lgとsgビームを使用することで克服できる。
次に、フォノン相互作用が必須となる有限温度における半導体量子ドット系のダイナミクスについて研究する。
ポラロン変換マスター方程式を用いて高温でのシステム探索を行う。
数値的な結果から,低温度下では低フォノンカップリングで画像のシャープさが保たれることが確認できた。
したがって、提案手法は量子ドットを用いたナノスケールイメージングに応用できる可能性がある。
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