通过波导工程与局部调控实现分子的定向相关光学发射

量子发射体之间的辐射耦合会引发一系列令人瞩目的发光现象。迪克研究了集体增强与抑制衰变的基础机制,这种现象通常被称为超辐射与亚辐射。集体效应还能进一步导致发射的方向性,从而为实现手性量子光学提供了补充方案。波导量子电动力学(QED)实现了空间分离发射体间的耦合,使选择性驱动成为可能。本研究通过独立电调控手段,成功控制了嵌入双向光子晶体波导的两个量子点的发射方向。值得注意的是,这两个相距13微米(相当于26个有效波长)的发射体仍能保持辐射耦合。这种方向性源于色散性偶极-偶极相互作用——该作用会改变集体态能量,使发射体对实质上形成人工分子结构。该团队证明,在集体激发发射体时,通过调控相对驱动相位即可实现发射方向从左向右的切换。此外,在连续驱动条件下观测到了方向性光子统计现象,例如在一个输出端口检测到单光子,而在另一端口检测到光子对。采用脉冲激发时,两个发射体会完全反转,时间分辨强度关联测量中可观测到关联光子对。该工作展示了利用非手性波导耦合量子点实现手性量子光学的新方法,并为扩展多发射体波导QED平台迈出了关键步伐。

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提交arXiv: 2026-04-07 19:46

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