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固态体系腔量子电动力学的调控与应用
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speaker: 许秀来,中国科学院物理研究所
place: 物理楼中楼212教室
time: 2020年10月28日(周三) 15:10-18:00

基于半导体量子点的光子晶体微腔-量子点耦合系统具有较小的衰减、较小的模式体积以及可以片上集成等优点,为实现固态量子光学网络提供了理想的平台。我们设计并生长了尺寸较大,密度较低的量子点样品,并通过优化光子晶体微腔的结构设计以及微加工制备工艺,得到了具有Q值高达12000的光子晶体微腔。利用其实现了量子点能级与微腔的共振,并观测到了单个量子点中激子和双激子态与微腔的强耦合,耦合强度高达130 μⅇV,实现了双光子Rabi劈裂。随后,为实现微腔-量子点耦合系统中耦合强度的增益与高效调控,我们提出并设计了微腔-p-shell量子点的耦合系统,并首次在实验上观测到了单个量子点中p-shell能级激子与微腔的强耦合。同时在非偶极近似下,通过磁场调控量子点波函数,实现了对系统耦合强度的增益与调控,对实现可控量子光学网络、量子计算有着重要的意义。进一步为了提高微腔的鲁棒性,我们利用二阶拓扑光子晶体上的拓扑角态实现了低阈值的拓扑激光,并通过与单量子点集成实现了单量子点与拓扑角态的弱耦合。一方面我们利用具有高点密度的量子点作为增益,实现了低阈值的拓扑激光,其阈值约为1μW,比目前利用拓扑边界态的拓扑激光小三个数量级。另一方面,我们将拓扑微腔与低点密度的量子点集成,观测到单量子点共振时荧光强度增强了约4倍,同时通过测量荧光寿命观测到了自发辐射速率约1.3倍的增强,从而证实了单量子点与拓扑角态的弱耦合,为之后研究拓扑量子光学界面与集成打下基础。