論文の概要: Single-photon emitters in WSe$_2$: The critical role of phonons on
excitation schemes and indistinguishability
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.10897v1
- Date: Fri, 16 Feb 2024 18:55:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-19 14:41:35.868516
- Title: Single-photon emitters in WSe$_2$: The critical role of phonons on
excitation schemes and indistinguishability
- Title（参考訳）: WSe$_2$における単一光子放射体:励起スキームと不明瞭性におけるフォノンの重要性
- Authors: Luca Vannucci, Jos\'e Ferreira Neto, Claudia Piccinini, Athanasios
Paralikis, Niels Gregersen, Battulga Munkhbat
- Abstract要約: 発光過程においてWSe$_2$量子エミッタが経験するフォノンスペクトル密度を再構成する手法を提案する。
共鳴励起下では、強いフォノン結合により$sim$0.80に制限された励起子生成フィデリティが得られる。
近共振フォノンアシスト励起下では、0.976(0.997)の準均一励起忠実度を観測する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Within optical quantum information processing, single-photon sources based on
a two-level system in a semiconductor material allow for on-demand generation
of single photons. To initiate the spontaneous emission process, it is
necessary to efficiently populate the excited state. However, reconciling the
requirement for on-demand excitation with both high efficiency and high photon
indistinguishability remains a challenge due to the presence of charge noise
and phonon-induced decoherence in the solid-state environment. Here, we propose
a method for reconstructing the phonon spectral density experienced by
WSe$_{2}$ quantum emitters in the emission process. Using the reconstructed
phonon spectral density, we analyze the performance of the resonant,
phonon-assisted, and SUPER swing-up excitation schemes. Under resonant
excitation, we obtain an exciton preparation fidelity limited to $\sim$0.80 by
the strong phonon coupling, which improves to 0.96 for the SUPER scheme (or
0.89, depending on the type of emitter considered). Under near-resonant
phonon-assisted excitation, we observe near-unity excitation fidelity up to
0.976 (0.997). Additionally, we demonstrate that, assuming the suppression of
the phonon sidebands, residual dephasing mechanisms such as charge/spin
fluctuations are the dominating decoherence mechanisms undermining the photon
indistinguishability.
- Abstract（参考訳）: 光量子情報処理において、半導体材料中の2レベルシステムに基づく単一光子源は、単一光子のオンデマンド生成を可能にする。
自然放出プロセスを開始するには, 励起状態を効率よく凝集させる必要がある。
しかし, 固体環境における電荷ノイズとフォノン誘起脱コヒーレンスの存在から, 高効率と高光子識別性の両方でオンデマンド励起の要件を調和させることが課題となっている。
本稿では,wse$_{2}$量子エミッタが放出過程において経験するフォノンスペクトル密度の再構成法を提案する。
再構成されたフォノンスペクトル密度を用いて, 共振器, フォノンアシストおよびSUPER発振励振方式の性能を解析した。
共振励起下では、強いフォノンカップリングにより$\sim$0.80 に制限された励起子合成忠実度を得ることができ、スーパースキームでは 0.96 に改善される(エミッタの種類によっては 0.89 となる)。
近共振フォノンアシスト励起では, 0.976 (0.997) の準均一励起忠実度が観測される。
さらに, フォノン側バンドの抑制を仮定すると, 電荷/スピン変動などの残留劣化機構が光子の不明瞭性を損なう支配的脱コヒーレンス機構であることを示す。
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