論文の概要: Single-photon emitters in WSe$_2$: Critical role of phonons on excitation schemes and indistinguishability
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.10897v3
- Date: Fri, 14 Jun 2024 08:44:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-17 19:02:29.847632
- Title: Single-photon emitters in WSe$_2$: 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臨界的役割
- Authors: Luca Vannucci, José 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。
近共振フォノンアシスト励起下で0.976 (0.997) 付近の励起忠実度を観測した。
- 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 Swing-UP of the quantum EmitteR population (SUPER) swing-up excitation schemes. Under resonant excitation, we obtain an exciton preparation fidelity limited to $\sim$0.80 by the strong phonon coupling, which improves to 0.96 for the SUPER scheme (or 0.89, depending on the type of emitter considered). Under near-resonant phonon-assisted excitation, we observe near-unity excitation fidelity up to 0.976 (0.997). Additionally, we demonstrate that, assuming the suppression of the phonon sidebands, residual dephasing mechanisms such as charge/spin fluctuations are the dominating decoherence mechanisms undermining the photon indistinguishability.
- Abstract（参考訳）: 光量子情報処理において、半導体材料中の2レベルシステムに基づく単一光子源は、単一光子のオンデマンド生成を可能にする。
自然放出プロセスを開始するには, 励起状態を効率よく凝集させる必要がある。
しかし, 固体環境における電荷ノイズとフォノン誘起脱コヒーレンスの存在により, 高効率・高光子不明瞭性の両方でオンデマンド励起の要求を整合させることは依然として困難である。
本稿では,WSe$_{2}$量子エミッタが放出過程で経験したフォノンスペクトル密度を再構成する手法を提案する。
再構成されたフォノンスペクトル密度を用いて, 量子EmitteR群(SUPER)の共振器, フォノンアシスト, およびSwing-UPの性能を解析した。
共振励起下では、強いフォノンカップリングにより$\sim$0.80に制限された励起子生成フィデリティが得られ、SUPERスキームでは0.96に向上する(または、考慮されるエミッタの種類によって0.89に改善される)。
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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