Few-photon all-optical phase rotation in a quantum-well micropillar cavity
Few-photon all-optical phase rotation in a quantum-well micropillar cavity
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量子阱微柱腔中的少光子全光相位旋转
DOI：
10.1038/s41566-022-01019-6
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
35
通讯作者：
Kuriakose T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kuriakose T
光子平台是量子技术的绝佳环境，因为弱光子-环境耦合确保了长相干时间。量子光子学的第二个关键成分是光子之间的相互作用，这可以通过交叉相位调制形式的光学非线性来提供。这一方法在量子光学、和信息处理中得到了许多拟议的应用，但要实现它的潜力，需要强大的单光子水平的非线性相移以及可伸缩的非线性元件。在这项工作中，我们证明了在嵌入量子阱的微柱中，激子-极化激子可以提供所需的非线性。它们结合了激子的强烈相互作用和微米尺寸发射器的可扩展性。我们使用衰减到低于单光子平均强度的激光束，观察到每个极化子高达3 ± 1 mrad的交叉相位调制。以我们的工作为垫脚石，我们为极化子晶格中的量子信息处理铺平了一条道路。
Photonic platforms are an excellent setting for quantum technologies as weak photon–environment coupling ensures long coherence times. The second key ingredient for quantum photonics is interactions between photons, which can be provided by optical nonlinearities in the form of cross-phase modulation. This approach underpins many proposed applications in quantum optics, , , , , –and information processing, but achieving its potential requires strong single-photon-level nonlinear phase shifts as well as scalable nonlinear elements. In this work we show that the required nonlinearity can be provided by exciton–polaritons in micropillars with embedded quantum wells. These combine the strong interactions of excitons,with the scalability of micrometre-sized emitters. We observe cross-phase modulation of up to 3 ± 1 mrad per polariton using laser beams attenuated to below the average intensity of a single photon. With our work serving as a stepping stone, we lay down a route for quantum information processing in polaritonic lattices.
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