All-Optical Tuning of Indistinguishable Single Photons Generated in Three-Level Quantum Systems.
All-Optical Tuning of Indistinguishable Single Photons Generated in Three-Level Quantum Systems.
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三能级量子系统中产生的不可区分的单光子的全光调谐
DOI：
10.1021/acs.nanolett.1c04700
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
S. Höfling
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ł. Dusanowski;C. Gustin;S. Hughes;C. Schneider;S. Höfling
二能级量子系统的共振荧光已成为量子信息处理的强大工具。这种方法扩展到更高级别的系统为量子光学应用提供了新的机会。在这里，我们将全光学调谐功能引入成熟的共振荧光相干驱动方案中。我们通过利用奥特勒-汤斯效应和交流斯塔克效应对具有两个激光场的三级梯系统进行共振激发来实现这一目标。我们从理论上提出并通过实验证明了这种方法对基于量子点的单光子源进行全光学光谱调谐的可行性，并研究了光子的不可区分性和纯度水平。我们的调谐技术可以对量子发射器光谱进行快速光学控制，这为单光子的时间和光谱整形、拓扑Floquet态的形成或高维频率编码光量子态的生成铺平了道路。
Resonance fluorescence of two-level quantum systems has emerged as a powerful tool in quantum information processing. Extension of this approach to higher-level systems provides new opportunities for quantum optics applications. Here we introduce an all-optical tuning functionality into a well-established resonance fluorescence coherent driving scheme. We accomplish this by resonant excitation of a three-level ladder system with two laser fields utilizing Autler–Townes and ac Stark effects. We propose theoretically and demonstrate experimentally the feasibility of this approach toward all-optical spectral tuning of quantum-dot-based single-photon sources and investigate photon indistinguishability and purity levels. Our tuning technique allows for fast optical control of the quantum emitter spectrum which paves the way toward temporal and spectral shaping of the single photons, formation of topological Floquet states, or generation of high-dimensional frequency-encoded quantum states of light.
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