論文の概要: Cavity-Quantum Electrodynamics with Moiré Flatband Photonic Crystals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.16830v1
• Date: Mon, 25 Nov 2024 18:52:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-27 13:33:56.024276
• Title: Cavity-Quantum Electrodynamics with Moiré Flatband Photonic Crystals
• Title（参考訳）: モアレフラットバンドフォトニック結晶を用いたキャビティ量子電気力学
• Authors: Yu-Tong Wang, Qi-Hang Ye, Jun-Yong Yan, Yufei Qiao, Chen Chen, Xiao-Tian Cheng, Chen-Hui Li, Zi-Jian Zhang, Cheng-Nian Huang, Yun Meng, Kai Zou, Wen-Kang Zhan, Chao Zhao, Xiaolong Hu, Clarence Augustine T H Tee, Wei E. I. Sha, Zhixiang Huang, Huiyun Liu, Chao-Yuan Jin, Lei Ying, Feng Liu,
• Abstract要約: 量子ドットは、42 psから1692 psまでの40の因子で調整できるが、これは強いパーセルの増強とパーセルの阻害効果に起因する。 我々の発見は、量子インターネットアプリケーションのための量子光源、量子光スイッチ、量子ノードのムーアのフラットバンド化への道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.119260614523256
• License:
• Abstract: Quantum emitters are a key component in photonic quantum technologies. Enhancing their single-photon emission by engineering the photonic environment using cavities can significantly improve the overall efficiency in quantum information processing. However, this enhancement is often constrained by the need for precise nanoscale control over the emitter's position within micro- or nano-cavities. Inspired by the fascinating physics of moir\'e patterns, we present an approach to strongly modify the spontaneous emission rate of a quantum emitter using a finely designed multilayer moir\'e photonic crystal with a robust isolated-flatband dispersion. Theoretical analysis reveals that, due to its nearly infinite photonic density of states, the moir\'e cavity can simultaneously achieve a high Purcell factor and exhibit large tolerance over the emitter's position. We experimentally demonstrate the coupling between this moir\'e cavity and a quantum dot through the cavity-determined polarization of the dot's emission. The radiative lifetime of the quantum dot can be tuned by a factor of 40, ranging from 42 ps to 1692 ps, which is attributed to strong Purcell enhancement and Purcell inhibition effects. Our findings pave the way for moir\'e flatband cavity-enhanced quantum light sources, quantum optical switches, and quantum nodes for quantum internet applications.
• Abstract（参考訳）: 量子エミッタはフォトニック量子技術の鍵となるコンポーネントである。 キャビティを用いたフォトニック環境のエンジニアリングによる単一光子放出の促進は、量子情報処理の全体的な効率を大幅に向上させる。 しかし、この強化はマイクロキャビティやナノキャビティ内のエミッタの位置を正確に制御する必要があるため、しばしば制限される。 モイルイパターンの魅力的な物理から着想を得て, 微細に設計された多層モイルイフォトニック結晶を用いて, 量子エミッタの自発放出率を強く修正するアプローチを提案する。 理論解析により、ほぼ無限の光子密度を持つ状態のため、モワーイ空洞は同時に高いパーセル因子を達成でき、エミッタの位置に対して大きな耐性を示すことが示されている。 我々は、このモワーイ空洞と量子ドットとの結合を、ドットの放出の空洞決定偏光を通して実験的に実証した。 量子ドットの放射寿命は、42 psから1692 psまでの40の因子で調整できる。 我々の発見は、量子インターネットアプリケーションのための、moir\'eフラットバンドキャビティ強化量子光源、量子光学スイッチ、量子ノードの道を開いた。

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