Плазмонно-усиленные квантовые излучатели для сверхбыстрой квантовой фотоники, Симеон Богданов, Ун...

Практически все существующие применения квантовой фотоники ограничены нашей способностью детерминированно генерировать и манипулировать одиночными неразличимыми фотонами с высокой частотой повторения. Твердотельные квантовые излучатели являются превосходными источниками одиночных фотонов для применения в квантовых сетях. Металлические наноструктуры, изготовленные из плазмонных материалов с низкими потерями, позволяют целенаправленно и сильно усиливать взаимодействие света с веществом в широком диапазоне длин волн. В результате скорость излучения одиночных фотонов в дальней зоне от твердотельных квантовых дефектов может превзойти как скорость дефазировки диполей, так и скорость поглощения плазмонов в металлах. Интегрированные плазмонно-усиленные устройства могут использоваться в качестве платформы для высокоскоростной интегрированной квантовой фотоники без использования криогенных жидкостей. Мы устанавливаем простые и интуитивно понятные фундаментальные пределы усиления для плазмонных систем, связанных с квантовыми излучателями, и представляем практические методы достижения этих выгодных режимов. Мы также обсуждаем методы интеграции таких источников одиночных фотонов на чипе и связанные с этим возможности считывания твердотельных спинов.