論文の概要: Reversible tuning of nanowire quantum dot to atomic transitions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.06734v2
- Date: Tue, 11 Mar 2025 15:25:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-12 15:39:22.099111
- Title: Reversible tuning of nanowire quantum dot to atomic transitions
- Title（参考訳）: ナノワイヤ量子ドットの原子遷移への可逆的チューニング
- Authors: Rubayet Al Maruf, Sreesh Venuturumilli, Divya Bharadwaj, Paul Anderson, Jiawei Qiu, Yujia Yuan, Mohd Zeeshan, Behrooz Semnani, Philip J. Poole, Dan Dalacu, Kevin Resch, Michael E. Reimer, Michal Bajcsy,
- Abstract要約: 我々は,NW-QDの発光周波数を300GHz以上精度で調整できる可逆的チューニング法を示す。
D1線共鳴による高温セシウム蒸気中のNW-QDからの単一光子の最大80%吸収を観察した。
最大100GHzのチューニングでNW-QDの微細構造分割に最小限の影響が認められた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1814997663775301
- License:
- Abstract: Quantum dots embedded in semiconductor photonic nanowires (NW-QDs) can deterministically produce single-photons and entangled photon pairs at high repetition rates. These photons can be efficiently coupled from the photonic nanowire into free space or optical fibers thanks to the sharp tip of the nanowire, which provides impedance matching. However, precise control of the NW-QD emission frequency in a way that is reversible, does not degrade the properties of the emitted photons, and can be used independently for individual NW-QDs on the same chip has so far remained a challenge. Resolving this issue is crucial for applications when interfacing the photons with quantum systems that require MHz to sub-GHz precision, such as atomic ensembles acting as memories in a quantum network. Here, we demonstrate a reversible tuning method that can tune the emission frequency of a NW-QD by more than 300 GHz with sub-GHz precision. We achieve this through gas condensation that is then partially reversed with localized laser ablation. This process finely adjusts stress applied to the quantum dots, thereby tuning their emission frequency. We validate the precision and stability of this method by tuning the frequency of the emitted single-photons across an atomic resonance to probe its absorption and dispersion. We observed up to 80\% absorption of the single-photons from NW-QD in hot caesium vapour at the D1-line resonances and a 75-fold decrease in group velocity associated with the hyperfine transitions of the D1-line ground states. We observed no discernible effects in the second-order autocorrelation function, lifetime, or linewidth of the NW-QD emission for up to 300 GHz of tuning and we saw minimal effects on the fine structure splitting of the NW-QD when tuning up to 100 GHz.
- Abstract（参考訳）: 半導体フォトニックナノワイヤ(NW-QD)に埋め込まれた量子ドットは、高い繰り返し速度で単光子と絡み合った光子対を決定的に生成することができる。
これらの光子は、インピーダンスマッチングを提供するナノワイヤの鋭い先端のおかげで、フォトニックナノワイヤから自由空間や光ファイバに効率的に結合することができる。
しかし、可逆的な方法でNW-QD放出周波数の正確な制御は、放出された光子の特性を劣化させるものではなく、同一チップ上の個々のNW-QDに対して独立に使用できる。
この問題の解決は、量子ネットワークのメモリとして機能する原子アンサンブルなど、MHzからサブGHzの精度を必要とする量子システムと光子を相互作用させるアプリケーションにとって極めて重要である。
本稿では,NW-QDの出力周波数を300GHz以上精度で調整できる可逆的チューニング法を示す。
レーザーアブレーションにより部分的に逆転するガス凝縮によりこれを達成した。
このプロセスは量子ドットに作用する応力を微調整し、その放出周波数を調整します。
本手法の精度と安定性は,原子共鳴で放射される単一光子の周波数を調整し,その吸収と分散を調査することによって検証する。
D1線共鳴におけるNW-QDからの単一光子の吸収は最大80倍であり、D1線基底状態の超微細転移に伴う群速度の75倍の低下が観察された。
最大300GHzのチューニングでNW-QD放射の2次自己相関関数, 寿命, 線幅に有意な影響は見られず, 最大100GHzのチューニングにおいてNW-QDの微細構造分割に最小限の影響が認められた。
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