論文の概要: Non-classical excitation of a solid-state quantum emitter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.20936v1
• Date: Tue, 30 Jul 2024 16:16:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-31 16:40:36.027628
• Title: Non-classical excitation of a solid-state quantum emitter
• Title（参考訳）: 固体量子エミッタの非古典励起
• Authors: Lena M. Hansen, Francesco Giorgino, Lennart Jehle, Lorenzo Carosini, Juan Camilo López Carreño, Iñigo Arrazola, Philip Walther, Juan C. Loredo,
• Abstract要約: 1つの光子が固体量子エミッタの状態を変えるのに十分であることを示す。 これらの結果は、量子ネットワークにおける量子情報転送の実現から、フォトニック量子コンピューティングのための決定論的エンタングゲートの構築まで、将来の可能性について示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The interaction between a single emitter and a single photon is a fundamental aspect of quantum optics. This interaction allows for the study of various quantum processes, such as emitter-mediated single-photon scattering and effective photon-photon interactions. However, empirical observations of this scenario and its dynamics are rare, and in most cases, only partial approximations to the fully quantized case have been possible. Here, we demonstrate the resonant excitation of a solid-state quantum emitter using quantized input light. For this light-matter interaction, with both entities quantized, we observe single-photon interference introduced by the emitter in a coherent scattering process, photon-number-depended optical non-linearities, and stimulated emission processes involving only two photons. We theoretically reproduce our observations using a cascaded master equation model. Our findings demonstrate that a single photon is sufficient to change the state of a solid-state quantum emitter, and efficient emitter-mediated photon-photon interactions are feasible. These results suggest future possibilities ranging from enabling quantum information transfer in a quantum network to building deterministic entangling gates for photonic quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 1つのエミッターと1つの光子の間の相互作用は、量子光学の基本的な側面である。 この相互作用は、エミッターによる単一光子散乱や効果的な光子-光子相互作用など、様々な量子過程の研究を可能にする。 しかし、このシナリオとその力学に関する経験的な観察は稀であり、多くの場合、完全に量子化されたケースに対する部分的な近似のみが可能である。 ここでは、量子化入力光を用いた固体量子エミッタの共振励起を実演する。 両物質を定量化したこの光-物質相互作用において,光子干渉をコヒーレント散乱過程,光子数依存光非線形性,および2つの光子のみを含む励起放出過程において観測する。 理論的には、ケースケードマスター方程式モデルを用いて観測を再現する。 以上の結果から, 固体量子エミッタの状態を変化させるには単一光子で十分であり, 効率的な光子-光子相互作用が実現可能であることが示唆された。 これらの結果は、量子ネットワークにおける量子情報転送の実現から、フォトニック量子コンピューティングのための決定論的エンタングゲートの構築まで、将来の可能性について示唆している。

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