論文の概要: Photon Antibunching in Single-Molecule Vibrational Sum-Frequency Generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05124v1
• Date: Sun, 8 Sep 2024 15:08:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-10 19:06:48.459732
• Title: Photon Antibunching in Single-Molecule Vibrational Sum-Frequency Generation
• Title（参考訳）: 単一分子振動周波発生における光子アンチバンチング
• Authors: Fatemeh Moradi Kalarde, Carlos Sanchez Munoz, Johannes Feist, Christophe Galland,
• Abstract要約: サム周波数発生(SFG)は、電磁信号のコヒーレントなアップコンバージョンを可能にする。 近年の研究では、プラズモンナノキャビティは、その深いサブ波長モードの体積を持つため、単一分子から振動SFG信号を得ることができることが示されている。
• 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: Sum-frequency generation (SFG) allows for coherent upconversion of an electromagnetic signal and has applications in mid-infrared vibrational spectroscopy of molecules. Recent experimental and theoretical studies have shown that plasmonic nanocavities, with their deep sub-wavelength mode volumes, may allow to obtain vibrational SFG signals from a single molecule. In this article, we compute the degree of second order coherence ($g^{(2)}(0)$) of the upconverted mid-infrared field under realistic parameters and accounting for the anharmonic potential that characterizes vibrational modes of individual molecules. On the one hand, we delineate the regime in which the device should operate in order to preserve the second-order coherence of the mid-infrared source, as required in quantum applications. On the other hand, we show that an anharmonic molecular potential can lead to antibunching of the upconverted photons under coherent, Poisson-distributed mid-infrared and visible drives. Our results therefore open a path toward a new kind of bright and tunable source of indistinguishable single photons by leveraging ``vibrational blockade'' in a resonantly and parametrically driven molecule, without the need for strong light-matter coupling.
• Abstract（参考訳）: サム周波数発生(SFG)は、電磁信号のコヒーレントなアップコンバージョンを可能にし、分子の中赤外振動分光法に応用できる。 最近の実験的、理論的研究により、プラズモンナノキャビティは、その深いサブ波長モードの体積を持つため、単一分子から振動SFG信号を得ることができることが示されている。 本稿では、現実的なパラメータの下で逆変換された中赤外場の2次コヒーレンス(g^{(2)}(0)$)の度合いを計算し、個々の分子の振動モードを特徴づける非調和ポテンシャルについて考察する。 一方、量子応用に必要な中赤外光源の2次コヒーレンスを維持するために、デバイスが動作すべき状態について述べる。 一方, 非調和分子ポテンシャルは, コヒーレント, ポアソン分散中赤外, 可視ドライブ下でのアップコンバート光子の反バンチングに繋がる可能性が示唆された。 そこで本研究では, 強い光物質結合を必要とせず, 共鳴的かつパラメトリック的に駆動される分子の「振動遮断」を活用することにより, 輝度と波長の異なる新しい単一光子の源となる経路を開拓した。

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