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World File Search System共振荧光
波导耦合应变共振荧光
摘要：单光子发射器的有效片上集成是光子集成电路在量子技术中应用的重大瓶颈。如果不是因为当前设备缺乏可扩展性，共振激发固态发射器正在成为近乎最佳的量子光源。目前的集成方法依赖于光子集成电路中成本低廉的单个发射器放置，这使得应用无法实现。一个有前途的可扩展平台基于二维 (2D) 半导体。然而，波导耦合 2D 发射器的共振激发和单光子发射已被证明是难以实现的。在这里，我们展示了一种可扩展的方法，使用氮化硅光子波导同时应变定位来自二硒化钨 (WSe 2 ) 单层的单光子发射器并将它们耦合到波导模式中。我们通过测量 g (2) (0) = 0.150 ± 0.093 的二阶自相关来演示光子电路中单光子的引导，并进行片上共振激发，得到 ag (2) (0) = 0.377 ± 0.081。我们的研究结果是实现可扩展光子量子电路中量子态的相干控制和高质量单光子复用的重要一步。关键词：二维材料、单光子发射器、光子集成电路、量子光子学、共振荧光、应变工程
“观察共振荧光中过去和未来量子态之间的干扰”的补充信息
完整的实验装置如图 S1 所示。超导量子比特遵循文献 [1] 中描述的“3D transmon”设计。单个铝制约瑟夫森结与蓝宝石衬底上的两个 0.4 x 1 毫米天线相连，嵌入空的铝块腔中，固定在稀释制冷机的 20 mK 基温下。transmon 芯片采用电子束光刻、双角蒸发和氧化工艺制成隧道结。光谱测量得出量子比特频率 ν q = 5 . 19 GHz，与下一个跃迁相差非谐性 α/ 2 π = 160 MHz。测得的弛豫时间为 T 1 = 16 µ s，拉姆齐时间为 T 2 = 10 . 5 µ s。读出和驱动脉冲由微波发生器产生的两个连续微波音调的单边带调制产生，微波发生器分别设置在 ν c 0 + 62 . 5 MHz 和 ν q + 62 . 5 MHz，其中 ν c 0 = 7 . 74 GHz 是高功率下的腔体频率（图 S3.a）。调制是通过将这些连续波与 62.5 MHz 的脉冲正弦信号混合来完成的，后者由 4 通道泰克任意波形发生器的两个不同通道合成。所有源均由原子钟同步。两个脉冲合并并通过输入线发送到腔体的弱耦合输入端口，输入线在稀释制冷机的各个阶段用低温衰减器进行滤波和衰减，确保进入设备的热激发可以忽略不计。在静止阶段 (850 mK) 使用商用 (来自 K&L) 低通净化滤波器，截止频率为 12 GHz，而在基准温度下插入自制低通滤波器，该滤波器由封闭在装有 Eccosorb 的红外密封盒中的微带线组成。请注意，图 S1 中表示为“反射探针”的类似线已用于现场估计腔体输入和输出耦合率 Γ a,b = γ a,b
纳米线量子点的共振激发
纳米线中的 GaAs 量子点是可扩展量子光子学最有希望的候选者之一。它们具有出色的光学特性，可以频率调谐到原子跃迁，并为制造多量子比特设备提供了强大的平台，有望释放量子点的全部技术潜力。相干共振激发对于几乎任何实际应用都是必要的，因为它允许按需生成单个和纠缠光子、光子簇状态和电子自旋操纵。然而，这种激发方案下的纳米线结构的发射从未被证实过。在这里，我们首次展示了通过共振双光子激发和共振荧光从 AlGaAs 纳米线中外延生长的 GaAs 量子点实现双激子 - 激子级联发射。我们还报告说，共振激发方案与带隙以上激发相结合，可用于清洁和增强纳米线量子点的发射。
自组装量子点中的俄歇和自旋动力学
单个量子点的塞曼分裂自旋态可与其光学三子跃迁一起使用，在静止（自旋）和飞行（光子）量子位之间形成自旋 - 光子界面。除了自旋态本身的长相干时间之外，三子态的极限退相干机制也是至关重要的。在这里，我们在时间分辨共振荧光中研究了施加磁场（高达 B ¼ 10 T）下单个自组装量子点中的电子自旋和三子动力学。量子点仅与电子库弱耦合，隧穿速率约为 1 ms 1 。使用这种样本结构，除了电子的自旋翻转速率和三子跃迁的自旋翻转拉曼速率之外，我们还可以测量将俄歇电子散射到导带的俄歇复合过程。俄歇效应会破坏辐射三子跃迁，使量子点保持空置状态，直到电子从储存器隧穿到量子点中。俄歇复合事件与随后从储存器隧穿的电子相结合，可以翻转电子自旋，从而构成限制自旋寿命的另一种机制。
格勒诺布尔尼尔学院
半导体中单个磁性原子的自旋光子接口 总体范围：半导体中的单个自旋对量子信息技术的发展大有裨益。由于其期待已久的相干时间，单个缺陷上的局部自旋是量子信息存储的首选介质，而半导体平台提供了有趣的集成前景。对于充当量子节点的局部自旋的长距离耦合，需要自旋光子接口。这些接口通常基于特定的光学选择规则。对于非光学活性磁性杂质，可以通过它们与半导体载体的交换相互作用实现光学接口。这已在插入半导体量子点 (QD) 的过渡金属元素 (Mn、Cr、Co、Fe 等) 中得到证实。这些磁性元素提供了广泛的局部电子自旋、核自旋和轨道矩选择。 研究主题和可用设施：我们旨在利用 QD 的光学特性来探测和控制嵌入式磁性原子的耦合电子和核自旋的相干动力学。我们将结合射频 (RF) 激发和共振荧光，对单个自旋进行相干控制和探测。实习将专注于开发共振荧光实验，以检测无应变 QD 中 Mn 原子耦合电子和核自旋的磁共振。我们还将开始模拟微柱腔中共振驱动磁性 QD 的光信号自旋诱导波动，这是未来正在开发的自旋光子器件尺寸确定的必要步骤。我们将分析连续共振光学读出下的量子动力学，以展示量子芝诺效应如何有助于增加此类系统中量子信息的存储时间。与我们的合作伙伴合作，我们还将研究具有较大自旋应变耦合的磁性离子 (Cr 2+ 、Co 2+ )，这些离子可以通过表面声波的应变场进行相干控制。我们将致力于模拟局部应变分布对点磁光光谱的影响，以估计它们的自旋应变耦合。实验将在配备磁光低温恒温器（1.5 K、9T/2T 磁体、光学和射频接入）、可调单模和脉冲（ps）激光器（用于共振光激发）和高分辨率光谱仪（用于检测）的微型光谱设备上进行。参考文献：L. Besombes 等人，Phys. Rev. B 107, 235305 (2023) ；V. Tiwari 等人，Phys. Rev. B 106, 045308 (2022) ；V. Tiwari 等人，Phys. Rev. B Letter 104, L041301 (2021) 。可能的合作和交流：这项工作将在 NanoPhysique et Semi-Conducteurs 小组（NPSC，法国国家科学研究院/尼尔研究所和 CEA/IRIG 与筑波大学和华沙大学合作，对部分样品进行了培养。 是否可继续攻读博士学位：是 所需技能：硕士 2（或同等学历），具备固体物理学（电、光、磁特性）、量子力学、光学、光物质相互作用方面的丰富知识。 开始日期：2024 年 3 月（灵活） 联系人：L. Besombes，尼尔研究所，电话：0456387158，电子邮件：lucien.besombes@neel.cnrs.fr 更多信息：http://neel.cnrs.fr