論文の概要: Waveguide Excitation and Spin Pumping of Chirally Coupled Quantum Dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.00218v1
- Date: Fri, 31 Jan 2025 23:12:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 14:52:52.856943
- Title: Waveguide Excitation and Spin Pumping of Chirally Coupled Quantum Dots
- Title（参考訳）: キラル結合量子ドットの導波路励起とスピン励起
- Authors: Savvas Germanis, Xuchao Chen, René Dost, Dominic J. Hallett, Edmund Clarke, Pallavi K. Patil, Maurice S. Skolnick, Luke R. Wilson, Hamidreza Siampour, A. Mark Fox,
- Abstract要約: 単一量子ドット(QD)は、フォトニック結晶導波路を介して平面内で励起される。
導波路モードのキラリティを利用して、指向性吸収と指向性放出の両方を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: We report on an integrated semiconductor chip where a single quantum dot (QD) is excited in-plane via a photonic-crystal waveguide through its nearest p-shell optical transition. The chirality of the waveguide mode is exploited to achieve both directional absorption and directional emission, resulting in a substantial enhancement in directional contrast, as measured for the Zeeman components of the waveguide-coupled QD. This remote excitation scheme enables high directionality (greater than or equal to 0.95) across approximately 56% of the waveguide area, with significant overlap with the Purcell-enhanced region, where the electric field intensity profile is near its peak. In contrast, local excitation methods using an out-of-plane excitation beam focused directly over the area of the QD achieve only approximately 25% overlap. This enhancement increases the likelihood of locating Purcell-enhanced QDs in regions that support high directionality, enabling the experimental demonstration of a six-fold enhancement in the decay rate of a QD with greater than 90% directionality. The remote p-shell excitation protocol establishes a new benchmark for waveguide quantum optics in terms of the combination of Purcell enhancement and high directionality, thereby paving the way for on-chip excitation of spin-based solid-state quantum technologies in regimes of high beta-factor.
- Abstract（参考訳）: 単一量子ドット(QD)が最も近いp殻光遷移を介してフォトニック結晶導波路を介して平面内で励起される集積半導体チップについて報告する。
導波管モードのキラリティーを利用して指向性吸収と指向性発光を両立させ,導波管結合QDのゼーマン成分について測定した。
この遠隔励起方式は、導波路領域の約56%にわたって高い方向性(0.95以上)を可能にし、電界強度プロファイルがピーク付近にあるパーセル増幅領域と大きな重なりを持つ。
対照的に、QDの領域に直結する面外励起ビームを用いた局所励起法は、約25%のオーバーラップしか達成できない。
この増強は、高い方向性を支持する領域におけるパーセル強化QDの配置の可能性を高め、90%以上の方向性を有するQDの崩壊速度を6倍に向上する実験的な実証を可能にした。
リモートp殻励起プロトコルは、Purcellエンハンスメントと高方向性の組み合わせによる導波路量子光学の新しいベンチマークを確立し、高いベータファクター条件下でスピンベースの固体量子技術のオンチップ励起の道を開く。
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