論文の概要: Coherent emission from single impurities in ZnSe through resonant excitation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.01677v1
- Date: Mon, 02 Dec 2024 16:23:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-04 15:42:06.656199
- Title: Coherent emission from single impurities in ZnSe through resonant excitation
- Title（参考訳）: 共鳴励起によるZnSe中の単一不純物からのコヒーレント発光
- Authors: Yuxi Jiang, Christine Falter, Robert M. Pettit, Nils von den Driesch, Yurii Kutovyi, Amirehsan Alizadeh Herfati, Alexander Pawlis, Edo Waks,
- Abstract要約: II-VI半導体における不純物結合励起子は、光学活性な固体スピン量子ビット系を約束する。
共振駆動型単一不純物結合エキシトン inSe からのコヒーレント光放射を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.059101747092974
- License:
- Abstract: Impurity-bound excitons in II-VI semiconductors are promising optically active solid-state spin qubit systems. Previous work relied on incoherent optical excitation to generate photons from these impurities. However, many quantum applications require resonant driving to directly excite optical transitions and maintain coherence. Here, we demonstrate coherent optical emission from a resonantly driven single impurity-bound exciton in ZnSe. We observe resonance fluorescence and verify the emission coherence through polarization interferometry. Resonant excitation also enables the direct measurement of the Debye-Waller factor, determined to be 0.94, indicating high efficiency emission to the zero-phonon line. Time-resolved resonance fluorescence measurements reveal a fast optically driven ionization process attributed to Auger recombination, along with a slower spontaneous ionization process having a lifetime of 21 {\mu}s due to charge tunneling from the impurity. We demonstrate that a low-power incoherent pump laser efficiently stabilizes the charge of the impurity-bound exciton on the timescale of 9.3 ns. Our results pave the way for direct coherent optical and spin control through resonant excitation of impurity-bound excitons in II-VI semiconductors.
- Abstract（参考訳）: II-VI半導体における不純物結合励起子は、光学活性な固体スピン量子ビット系を約束する。
これまでの研究は、これらの不純物から光子を生成するために、非コヒーレントな光励起に依存していた。
しかし、多くの量子アプリケーションは、光遷移を直接励起しコヒーレンスを維持するために共鳴駆動を必要とする。
ここでは、ZnSeにおける共鳴駆動単一不純物結合励起子からのコヒーレント光放射を実証する。
共鳴蛍光を観察し、偏光干渉計を用いて発光コヒーレンスを検証する。
共鳴励起はまた、0.94と判定されたデバイ=ワラー因子の直接測定を可能にし、ゼロフォノン線への高効率の放出を示す。
時間分解共鳴蛍光測定により、オーガー再結合に起因する高速な光駆動イオン化プロセスと、不純物からの電荷トンネルによる21 {\mu}の寿命の遅い自然イオン化プロセスが明らかになった。
低出力非コヒーレントポンプレーザーは9.3 nsの時間スケールで不純物励起子の電荷を効率的に安定化することを示した。
その結果,II-VI半導体における不純物結合励起子の共鳴励起による直接コヒーレント光およびスピン制御の道を開いた。
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