論文の概要: Purcell-enhanced single-photon emission from InAs/GaAs quantum dots coupled to broadband cylindrical nanocavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.11642v2
• Date: Tue, 13 Aug 2024 13:48:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-14 21:54:47.290285
• Title: Purcell-enhanced single-photon emission from InAs/GaAs quantum dots coupled to broadband cylindrical nanocavities
• Title（参考訳）: InAs/GaAs量子ドットからの紫外光励起単一光子放出とブロードバンド円筒ナノキャビティ
• Authors: Abhiroop Chellu, Subhajit Bej, Hanna Wahl, Hermann Kahle, Topi Uusitalo, Roosa Hytönen, Heikki Rekola, Jouko Lang, Eva Schöll, Lukas Hanschke, Patricia Kallert, Tobias Kipp, Christian Strelow, Marjukka Tuominen, Klaus D. Jöns, Petri Karvinen, Tapio Niemi, Mircea Guina, Teemu Hakkarainen,
• Abstract要約: 本研究では,InAsQDの発光速度を金属被覆GaAsナノピラーに結合することにより38倍に向上することを示した。 これらのキャビティは、4.5x10-4 (lambda/n)3のサブ波長モードボリュームと62のクオリティ係数を特徴とし、15nmの広い帯域にわたってパーセルを増幅した単一光子放出を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: On-chip emitters that generate single and entangled photons are essential for photonic quantum information processing technologies. Semiconductor quantum dots (QDs) are attractive candidates that emit high-quality quantum states of light, however at a rate limited by their spontaneous radiative lifetime. In this study, we utilize the Purcell effect to demonstrate up to a 38-fold enhancement in the emission rate of InAs QDs by coupling them to metal-clad GaAs nanopillars. These cavities, featuring a sub-wavelength mode volume of 4.5x10-4 ({\lambda}/n)3 and quality factor of 62, enable Purcell-enhanced single-photon emission across a large bandwidth of 15 nm with a multi-photon emission probability as low as 0.5 %. The broadband nature of the cavity eliminates the need for implementing tuning mechanisms typically required to achieve QD-cavity resonance, thus relaxing fabrication constraints. Ultimately, this QD-cavity architecture represents a significant stride towards developing solid-state quantum emitters generating near-ideal single-photon states at GHz-level repetition rates.
• Abstract（参考訳）: 単一および絡み合った光子を生成するオンチップエミッタは、フォトニック量子情報処理技術に不可欠である。 半導体量子ドット(QD)は、光の高品質な量子状態を生成する魅力的な候補である。 本研究では、Purcell効果を利用して、InAs QDsの発光速度を38倍に向上させ、それを金属被覆GaAsナノピラーに結合させる。 これらのキャビティは、4.5x10-4 ({\lambda}/n)3のサブ波長モードボリュームと62のクオリティ係数を特徴とし、パーセル強化単光子発光を15nmの広い帯域にわたって可能とし、多重光子放出確率は0.5%である。 キャビティのブロードバンド性は、QDキャビティ共振を実現するのに必要なチューニング機構を実装する必要をなくし、製造制約を緩和する。 最終的に、このQDキャビティアーキテクチャは、GHzレベルの繰り返し速度でほぼ理想の単一光子状態を生成する固体量子エミッタを開発するための重要な一歩である。

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