論文の概要: Incoherent population trapping in quantum emitters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.18187v1
- Date: Fri, 25 Apr 2025 09:04:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-02 19:15:53.710479
- Title: Incoherent population trapping in quantum emitters
- Title（参考訳）: 量子エミッタにおける非コヒーレント集団トラップ
- Authors: Sergei Lepeshov, Søren Stobbe,
- Abstract要約: 中心的な仮定は、放射放出確率が内部量子効率に比例するということである。
我々は、この仮定を反証する量子エミッタにおける崩壊ダイナミクスのモデルを導入する。
基礎となる物理は、準安定状態における人口の非コヒーレントなトラップによって支配されていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Deterministic emitters transform electronic excitations to photons with unity efficiency. Their development is crucial for both energy-efficient optical interconnects and photonic quantum technologies, but neither rigorous theoretical frameworks nor systematic experimental methods governing deterministic emitters and their identification were so far available. A central -- and seemingly obvious -- assumption underpinning previous works is that the radiative emission probability is proportional to the internal quantum efficiency. Here, we introduce a stochastic model of the decay dynamics in quantum emitters that disproves this assumption and provides a systematic framework for the development of deterministic quantum light sources. Our model agrees with a wide range of experimental findings, including time-resolved spectroscopy, autocorrelation measurements, and saturation spectroscopy, and it also explains a number of hitherto unexplained experiments. For example, our model shows that above-band continuous-wave excitation selects the exciton transitions with the lowest quantum efficiency, which is of direct importance for photonic quantum technologies relying on aligning nanostructures to emitters. We show that the underlying physics is governed by incoherent trapping of the population in metastable states, which has profound consequences for the physics of quantum emitters. Finally, we provide a straightforward experimental protocol for obtaining deterministic emitters.
- Abstract（参考訳）: 決定論的エミッタは電子励起をユニタリ効率で光子に変換する。
彼らの開発は、エネルギー効率のよい光配線とフォトニック量子技術の両方に不可欠であるが、厳密な理論的枠組みや決定論的エミッターを規定する体系的な実験的手法は存在しなかった。
以前の研究の根底にある中心的で明らかな仮定は、放射放出確率が内部の量子効率に比例するということである。
本稿では、この仮定を否定し、決定論的量子光源の開発のための体系的な枠組みを提供する量子エミッタにおける減衰ダイナミクスの確率的モデルを提案する。
本モデルは, 時間分解分光法, 自己相関測定法, 飽和分光法など, 幅広い実験結果と一致する。
例えば、このモデルでは、ナノ構造とエミッタの整合性に依存するフォトニック量子技術において、最も低い量子効率で励起子遷移を選択することが示されている。
基礎となる物理は、準安定状態における集団の非コヒーレントなトラップによって制御され、量子エミッタの物理学に重大な影響を及ぼすことを示す。
最後に、決定論的エミッタを得るための簡単な実験プロトコルを提供する。
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