論文の概要: Cavity-mediated collective emission from few emitters in a diamond
membrane
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.12723v1
- Date: Tue, 21 Nov 2023 16:52:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-22 23:36:18.418102
- Title: Cavity-mediated collective emission from few emitters in a diamond
membrane
- Title（参考訳）: ダイヤモンド膜中の少数エミッタからのキャビティによる集団放出
- Authors: Maximilian Pallmann, Kerim K\"oster, Yuan Zhang, Julia Heupel, Timon
Eichhorn, Cyril Popov, Klaus M{\o}lmer, David Hunger
- Abstract要約: ダイヤモンド膜中の窒素空孔中心を高濃度の微小キャビティに結合させることにより、不均一で不均一で空間的に分離されたエミッタが集団放出の体制に入ることができることを示す。
我々は、集合的排出の指標として、排出率の超線形パワー依存を観察する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.25625499448944
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: When an ensemble of quantum emitters couples to a common radiation field,
their polarizations can synchronize and a collective emission termed
superfluorescence can occur. Entering this regime in a free-space setting
requires a large number of emitters with a high spatial density as well as
coherent optical transitions with small inhomogeneity. Here we show that by
coupling nitrogen-vacancy (NV) centers in a diamond membrane to a high-finesse
microcavity, also few, incoherent, inhomogeneous, and spatially separated
emitters - as are typical for solid state systems - can enter the regime of
collective emission. We observe a super-linear power dependence of the emission
rate as a hallmark of collective emission. Furthermore, we find simultaneous
photon bunching and antibunching on different timescales in the second-order
auto-correlation function, revealing cavity-induced interference in the
quantized emission from about fifteen emitters. We develop theoretical models
for mesoscopic emitter numbers to analyze the behavior in the Dicke state basis
and find that the population of collective states together with cavity
enhancement and filtering can explain the observations. Such a system has
prospects for the generation of multi-photon quantum states, and for the
preparation of entanglement in few-emitter systems.
- Abstract（参考訳）: 量子エミッターのアンサンブルが共通の放射場に結合すると、その偏光は同期し、超蛍光と呼ばれる集合放出が起こる。
自由空間でこのレジームに入るには、空間密度の高い多数のエミッタと、小さな不均一性を持つコヒーレントな光学遷移が必要である。
ここでは, ダイヤモンド膜中の窒素空孔(NV)中心を高濃度の微小キャビティに結合させることにより, 固体系に典型的な非整合性, 不均一性, 空間的に分離されたエミッタが, 集合放出の体制に入ることを示す。
我々は,集団排出の指標として,排出率の超線形電力依存性を観察した。
さらに, 2次自己相関関数における異なる時間スケールの光子束と反束は, 約15個のエミッタからの量子化放出に対するキャビティ誘起干渉を明らかにした。
本研究では,メソスコピックエミッタ数の理論モデルを開発し,ディッケ状態の挙動を解析し,キャビティ強化とフィルタリングを併用した集団状態の集団が観察を説明できることを示す。
このようなシステムには、多光子量子状態の生成と、少数のエミッター系における絡み合いの準備の見通しがある。
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