beat365“極端光學研究創新團隊”在PRL發表微納尺度腔量子電動力學新原理

微納尺度上的強耦合對于芯片上量子器件集成以及可擴展的量子網絡有重大意義。近日，beat365官方网站、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室古英研究員、龔旗煌院士和山西大學的張天才教授等合作，首次理論上提出利用疏逝電磁真空增強表面等離激元納腔和量子發射體的可逆相互作用，并利用納米線的倏逝波對體系輻射出的光子進行有效收集。這項研究成果發表在最新一期《物理評論快報》上[Physical Review Letters 118, 073604 (2017)]，文章題為“Evanescent-Vacuum-Enhanced Photon-Exciton Coupling and Fluorescence Collection”，北大博士生任娟娟是第一作者，古英研究員為通訊作者。

随着納米技術的發展，光學腔的尺寸越來越小，甚至可以達到亞波長尺度或者納米尺度，同時伴随着非常局域的電場。由于金屬的損耗以及低的收集效率，單個表面等離激元納腔和單個量子發射體的強耦合很少被報道。論文通過精心設計光學模式，将金屬納腔置于金屬或者介質納米線提供的一維的電磁真空背景中，通過一維電磁背景強局域效應，可極大地增強單個量子發射體和金屬納腔的相互作用。理論指出在疏逝的電磁背景下，納米間隙中的耦合系數可以達到真空中的4.2倍，同時熒光收集效率可提高到47%。此外，這個體系輻射出的光子，還可以通過納米線的一維倏逝波導入到集成芯片上。

該研究得到國家自然科學基金委“傑出青年基金項目”、“創新群體項目”、科技部“973項目”、以及量子物質科學協同創新中心和極端光學協同創新中心等的支持。

相關鍊接：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.118.073604