在金属天线表面的等离子体共振可以极大地增强拉曼散射。固有的固有性是,极端场限制缺乏精确的光谱控制,这将在塑造光和分子振动之间的光力相互作用方面具有巨大的希望。我们将一个实验平台降低,该平台由等离子纳米胶体胶体天线组成,该平台与开放的,可调的Fabry-Perrot微腔耦合,以选择性地解决具有强拉曼散射强的分子的单个振动线。由腔模式的杂交和等离子宽共振引起的多个狭窄和强烈的光学共振,用于同时增强激光泵和光学态的局部密度,并使用严格的模态分析来表征。多功能自下而上的制造方法允许通过理论和实验性地进行定量比较与裸纳米胶体系统的定量比较。这表明混合系统允许具有狭窄的光学模式的类似SERS增强比例,为分子验光力学中的动态反应效应铺平了道路。
光子平台是量子技术的绝佳环境,因为弱的光子与环境耦合可以确保较长的相干时间。量子光子学的第二个关键因素是光子之间的相互作用,这可以通过交叉相位调制 (XPM) 形式的光学非线性提供。这种方法支撑了量子光学 1 – 7 和信息处理 8 中的许多拟议应用,但要发挥其潜力,需要强的单光子级非线性相移以及可扩展的非线性元件。在这项工作中,我们表明所需的非线性可以由嵌入量子阱的微柱中的激子极化子提供。它们将激子的强相互作用 9、10 与微米级发射器的可扩展性结合起来。11。使用衰减到单光子平均强度以下的激光束,我们观察到每个极化子的 XPM 高达 3±1 mrad。以我们的工作为第一步,我们为极化子晶格中的量子信息处理铺平了道路。XPM 的量子应用包括远距传物 1 、光子数检测 2 、计量学 4 、密码学 5 和量子信息处理 (QIP),其中它被提议作为电路 6 和测量 7 的途径
摘要:开发了一种基于微腔纤维马赫德 - Zhhnder干涉仪的新型无标签光纤生物传感器,并实际上证明了用于DNA检测的。使用偏置剪接标准通信单模纤维(SMF)制造生物传感器。传感器的光路径受偏置开放腔中液体样品的影响。在实验中,在折射率(RI)测量中实现了-17,905 nm/riU的高灵敏度。在此基础上,探针DNA(pDNA)使用APTES固定在传感器表面上,从而实现了捕获的互补DNA(cDNA)样品的实时监测。实验结果表明,生物传感器的高灵敏度为0.32 nm/fm,检测限为48.9 AM。同时,传感器具有高度可重复和特定的性能。这项工作报告了易于制造,超敏感和无标签的DNA生物传感器,该生物传感器在医学诊断,生物工程,基因识别,环境科学和其他生物领域中具有重要的潜在应用。
摘要:量子发射器和腔之间的强耦合相互作用为基本量子电动力学提供了原型平台。我们在此展示了亚甲蓝 (MB) 分子在室温下与亚波长等离子体纳米腔模式相干相互作用。实验结果表明,当 MB 分子发生氧化还原反应将其转化为无色亚甲蓝分子时,强耦合可以可逆地打开和关闭。在模拟中,我们展示了第二激发等离子体腔模式和共振发射器之间的强耦合。然而,我们还表明其他失谐模式同时有效地耦合到分子跃迁,产生不寻常的模式光谱偏移和极化子形成级联。这是可能的,因为等离子体粒子尺寸相对较大,导致模式分裂减少。结果为利用强耦合的主动控制的设备应用开辟了巨大的潜力。关键词:多模强耦合、强耦合控制、等离子体纳米腔、极化子形成
空腔光学机械系统探索了机械谐振器的光与运动之间的相互作用,其中辐射压力介导了机械谐振器的运动,反之亦然。在1980年代观察到了常规效应,例如生物性和光弹性效应(Resel等,1983; Gozzini等,1985)。得益于低温技术和微/纳米制造技术的进展,腔光系统显示了各种高级应用,从量子接口和量子记忆到量子计量和量子计算。它不仅扩展了量子信息和量子计算的工具箱,而且由于量子状态的宏观特性而有可能探索量子力学的基础。
二维(2D)材料,例如,由自组装的分子单层或通过单层范围材料的单层形成,可以与光子纳米腔有效地融合,并有可能达到强耦合方案。耦合可以使用经典的谐波振荡器模型或空腔量子电动力学哈密顿量,这些模型通常忽略单层内的直接偶极 - 偶极相互作用。在这里,我们对系统的全哈密顿量进行对角,包括这些直接的偶极偶极相互作用。对典型2D系统的光学特性的主要影响只是将单层的明亮集体激发的有效能量重新归一致,并将其与纳米光子模式相结合。另一方面,我们表明,对于极端场合的情况,大型过渡偶极矩和低损失,完全包括直接偶极 - 偶极相互作用,对于正确捕获光学响应至关重要,许多集体状态都参与其中。为了量化此结果,我们提出了一个简单的方程式,该方程式指示直接相互作用强烈修改光学响应的条件。
设计能够减少和减轻错误的量子硬件对于实用的量子纠错 (QEC) 和有用的量子计算至关重要。为此,我们引入了电路量子电动力学 (QED) 双轨量子比特,其中我们的物理量子比特被编码在两个超导微波腔的单光子子空间 {| 01 ⟩ , | 10 ⟩} 中。主要的光子损失误差可以被检测到并转换成擦除误差,这通常更容易纠正。与线性光学相比,双轨代码的电路 QED 实现提供了独特的功能。每个双轨量子比特仅使用一个额外的 transmon ancilla,我们描述了如何执行一组基于门的通用操作,其中包括状态准备、逻辑读出以及可参数化的单量子比特和双量子比特门。此外,腔体和传输器中的一阶硬件错误可以在所有操作中被检测到并转换为擦除错误,留下数量级较小的背景泡利错误。因此,双轨腔量子比特表现出良好的错误率层次,预计在当今相干时间下的性能远低于相关的 QEC 阈值。
光子平台是量子技术的绝佳环境,因为弱光子环境耦合可确保长时间的连贯时间。Quantu-Photonics的第二个关键成分是光子之间的相互作用,可以通过光学非线性以跨相调节(XPM)形式提供。这种方法为量子光学1 - 12中的许多提议的应用和信息处理13,14提供了基础,但是实现其潜力需要强大的单光子级非线性相移以及可扩展的非线性元件。在这项工作中,我们表明,具有嵌入式量子孔的微柱中的激子 - 孔子可以提供所需的非线性。这些结合了激子15、16的强相互作用与微米大小的发射器的可伸缩性。17 - 19。,我们使用衰减至单个光子平均强度的激光梁观察到每个粒子的XPM高达3±1 mrad。我们的工作是第一个垫脚石,我们放下了一条途径,以在极化晶格中进行量子信息处理。XPM的量子应用包括传送1,光子数检测2,计量学6、7,密码8和量子信息处理(QIP)(QIP),在其中提议将其作为通往电路9的途径-10
Tivadar Lohner 1 、Attila Németh 2 、Zsolt Zolnai 1 、Benjamin Kalas 1 、Alekszej Romanenko 1 、Nguyen Quoc Khánh 1 、Edit Szilágyi 2 、Endre Kótai 2 、Emil Agócs 1 、Zsolt Tóth 3 、Judit Budai 4,5 、Péter Petrik 1,* 、Miklós Fried 1,6 、István Bársony 1 和 † József Gyulai 1