論文の概要: Quantum plasmonics model of refractive index sensing using photon correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.08588v1
• Date: Wed, 13 Mar 2024 14:46:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-14 13:38:11.690228
• Title: Quantum plasmonics model of refractive index sensing using photon correlations
• Title（参考訳）: 光子を用いた屈折率センサの量子プラズモニクスモデル 相関
• Authors: L. C. Ugwuoke, T. P. J. Kr\"uger, M. S. Tame
• Abstract要約: 量子エミッタと金属ナノ粒子からなるナノセンサシステムを提案する。 最適駆動波長において、強度と強度-強度相関のセンシング性能を比較した。 ショットノイズ限界以下でノイズを低減できる状態が同定され、センシング性能が量子的に向上する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The interaction between the electric dipole moments of a quantum emitter and a metal nanoparticle gives rise to unique optical properties, such as interference-induced photon correlations, that could be useful for enhanced intensity-based sensing. Using the quantum theory of photodetection, we propose a nanosensor system comprising a quantum emitter and a metal nanoparticle that explores the possibility of utilizing higher-order photon correlations for refractive index sensing. Both the refractive index sensitivity and resolution of the nanosensor, whose scattering spectrum lies within the visible region, are predicted. The sensor is supported by a substrate and driven weakly by a coherent field. By calculating the mean photocount and its second factorial moment resulting from the scattered field of the system, the sensing performance of the intensity and intensity-intensity correlation, are compared at optimal driving wavelengths. The mean photocount was found to be inherently low, inhibiting the role of interference-induced photon antibunching in minimizing the sensor's intensity shot noise. However, a regime in which the noise could be reduced below the shot noise limit is identified, leading to a quantum enhancement in the sensing performance.
• Abstract（参考訳）: 量子エミッターの電気双極子モーメントと金属ナノ粒子の相互作用は、干渉誘起光子相関のようなユニークな光学特性を生じさせ、強度に基づくセンシングを強化するのに有用である。 光検出の量子理論を用いて、屈折率検出に高次光子相関を利用する可能性を探る量子エミッタと金属ナノ粒子からなるナノセンサシステムを提案する。 可視領域内に散乱スペクトルを持つナノセンサの屈折率感度と分解能の両方を予測する。 センサは基板によって支持され、コヒーレントフィールドによって弱駆動される。 系の散乱場から生じる平均光数とその第2因子モーメントを計算することにより、最適な駆動波長において、強度と強度-強度相関のセンシング性能を比較する。 平均光価は本質的に低く、干渉誘起光子アンチバンチングがセンサーの強度ショットノイズを最小限に抑える役割を阻害することが判明した。 しかし、ショットノイズ限界以下でノイズを低減できる状態が同定され、センシング性能が量子的に向上する。

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