論文の概要: Coherence in resonance fluorescence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.13743v2
• Date: Wed, 3 Apr 2024 14:21:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-04 22:27:34.526644
• Title: Coherence in resonance fluorescence
• Title（参考訳）: 共鳴蛍光におけるコヒーレンス
• Authors: Xu-Jie Wang, Guoqi Huang, Ming-Yang Li, Yuan-Zhuo Wang, Li Liu, Bang Wu, Hanqing Liu, Haiqiao Ni, Zhichuan Niu, Weijie Ji, Rongzhen Jiao, Hua-Lei Yin, Zhiliang Yuan,
• Abstract要約: 2レベルエミッタの共鳴蛍光(RF)は、励起強度に関係なく持続的に反膨らみを示す。 最近の理論では、レーザーのようなスペクトルが不整合に散乱した光と干渉するのに対して、アンチバンチングが原因である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.793630118234434
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Resonance fluorescence (RF) of a two-level emitter displays persistently anti-bunching irrespective of the excitation intensity, but inherits the driving laser's linewidth under weak excitation. These properties are commonly explained disjoinedly as the emitter's single photon saturation or passively scattering light, until a recent theory attributes anti-bunching to the laser-like spectrum's interference with the incoherently scattered light. However, the theory implies higher-order scattering processes, and led to an experiment purporting to validate an atom's simultaneous scattering of two photons. If true, it could complicate RF's prospects in quantum information applications. Here, we propose a unified model that treats all RF photons as spontaneous emission, one at a time, and can explain simultaneously both the RF's spectral and correlation properties. We theoretically derive the excitation power dependencies, with the strongest effects measurable at the single-photon incidence level, of the first-order coherence of the whole RF and super-bunching of the spectrally filtered, followed by experimental confirmation on a semiconductor quantum dot micro-pillar device. Furthermore, our model explains peculiar coincidence bunching observed in phase-dependent two-photon interference experiments. Our work provides novel understandings of coherent light-matter interaction and may stimulate new applications.
• Abstract（参考訳）: 2レベルエミッターの共鳴蛍光(RF)は励起強度に関係なく持続的に反膨らみを示すが、弱い励起の下で駆動レーザーのリニア幅を継承する。 これらの性質は、放射体の単一光子飽和度や受動的散乱光として一般的には不一致に説明されるが、最近の理論ではレーザーのようなスペクトルが不整合散乱光との干渉に反結合している。 しかし、この理論は高次散乱過程を示唆し、2つの光子の原子の同時散乱を検証する実験につながった。 もし本当なら、量子情報応用におけるRFの展望を複雑にするかもしれない。 本稿では、すべてのRF光子を1回に1回ずつ自然放出として扱う統一モデルを提案し、RFのスペクトル特性と相関特性の両方を同時に説明できる。 理論上は励起パワー依存性を導出し, 単一光子の入射レベル, RFの1次コヒーレンス, スペクトルフィルタのスーパーバンチ, および半導体量子ドットマイクロピラーデバイス上での実験的検証を行った。 さらに,位相依存型2光子干渉実験で観測された特異な異常な集団化について説明する。 我々の研究は、コヒーレントな光-物質相互作用の新たな理解を提供し、新しい応用を刺激する可能性がある。

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