在非均匀展宽存在下亚波长类原子发射体阵列的集体发射
由亚波长原子阵列构成的量子超表面,已成为增强原子-光子相互作用的前沿平台。然而,由于固态发射体存在显著的 inhomogeneous 展宽(其展宽程度超过自然线宽两个数量级),此前普遍认为此类系统难以在固态体系中实现,因为这种展宽会抑制支撑集体发射的光子介导相互作用。本文报道了在金刚石中亚波长硅空位色心阵列中观测到的集体发射现象——该固态发射体的 inhomogeneous 展宽超过自然线宽两个数量级——研究结果证明,共振位移、衰变率变化及定向相干发射等集体效应在无序条件下依然存在。实现这一现象的关键因素是在每个阵列位点注入高密度硅离子,由此形成所谓的“超原子”——这种局部集合体以概率性方式实现阵列间的频率匹配,从而增强集体响应。该团队通过理论分析阐释了即使在 inhomogeneous 条件下仍能保持集体效应的机制。这些发现对在任何固态体系中实现亚波长阵列具有直接指导意义,为自然集成于纳米光子环境中的量子发射体超表面铺平了道路。

