論文の概要: High-purity and stable single-photon emission in bilayer WSe$_2$ via phonon-assisted excitation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.07097v2
- Date: Wed, 19 Mar 2025 12:19:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-20 15:19:35.686685
- Title: High-purity and stable single-photon emission in bilayer WSe$_2$ via phonon-assisted excitation
- Title（参考訳）: フォノンアシスト励起による二層膜WSe$_2$の高純度・安定単光子発光
- Authors: Claudia Piccinini, Athanasios Paralikis, José Ferreira Neto, Abdulmalik Abdulkadir Madigawa, Paweł Wyborski, Vikas Remesh, Luca Vannucci, Niels Gregersen, Battulga Munkhbat,
- Abstract要約: フォノン支援励起は、他の量子エミッタプラットフォームで有望であることが示されている。
本研究は、WSe$$$量子エミッタの性能を最適化する上で、フォノンアシスト励起が重要であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: The excitation scheme is essential for single-photon sources, as it governs exciton preparation, decay dynamics, and the spectral diffusion of emitted photons. While phonon-assisted excitation has shown promise in other quantum emitter platforms, its proper implementation and systematic comparison with alternative excitation schemes have not yet been demonstrated in transition metal dichalcogenide (TMD) quantum emitters. Here, we investigate the impact of various optical excitation strategies on the single-photon emission properties of bilayer WSe$_2$ quantum emitters. Based on our theoretical predictions for the exciton preparation fidelity, we compare excitation via the longitudinal acoustic and breathing phonon modes to conventional above-band and near-resonance excitations. Under acoustic phonon-assisted excitation, we achieve narrow single-photon emission with a reduced spectral diffusion of 0.0129 nm, a 1.8-fold improvement over above-band excitation. Additionally, excitation through breathing-phonon mode yields a high purity of $ 0.947\pm 0.079\,$ and reduces the decay time by over an order of magnitude, reaching $(1.33 \pm 0.04)\,$ns. Our comprehensive study demonstrates the crucial role of phonon-assisted excitation in optimizing the performance of WSe$_2$-based quantum emitters, providing valuable insights for the development of single-photon sources for quantum photonics applications.
- Abstract（参考訳）: 励起スキームは、励起子生成、崩壊ダイナミクス、放出光子のスペクトル拡散を管理するため、単一光子源に必須である。
フォノン支援励起は、他の量子エミッタプラットフォームで有望であることが示されているが、その適切な実装と代替励起スキームとの体系的な比較は、遷移金属ジアルコゲナイド(TMD)量子エミッタではまだ証明されていない。
ここでは、多層 WSe$_2$ 量子エミッタの単一光子放出特性に対する様々な光励起戦略の影響について検討する。
エキシトン合成の精度に関する理論的予測に基づいて, 縦型音響および呼吸フォノンモードによる励起と, 従来の上帯域および近共鳴励起との比較を行った。
音響フォノン支援励起下では、スペクトル拡散が0.0129nmの狭い単一光子放出を実現し、上バンド励起よりも1.8倍改善した。
さらに、呼吸フォノンモードによる励起は0.947\pm 0.079\,$という高い純度をもたらし、崩壊時間を1桁以上減少させ、1.33 \pm 0.04)\,$nsに達する。
本研究は、WSe$2$ベースの量子エミッタの性能を最適化する上で、フォノンアシスト励起が重要であることを示し、量子フォトニクスへの応用のための単一光子源の開発に有用な知見を提供する。
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