从低数值孔径光学系统中的钻石气空隙中心通过缺陷选择性金属印刷提取高纯度单光子

科学领域:

• 量子光学是一种量子光学.
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 纳米技术纳米技术

背景情况:

• 固态量子发射器,如空 (NV) 中心,对于可扩展的量子技术至关重要.
• 挑战包括随机发射器分布和广泛的发射,阻碍有效的单光子提取,特别是在低数值孔径 (NA) 系统中.
• 低NA系统对于紧且可扩展的量子光子应用至关重要.

研究的目的:

• 提出一种缺陷选择性金属集成方法,用于从单个NV中心精确有效地收集单光子.
• 为了克服量子光子学低NA光学系统的局限性.
• 为了在可扩展的固态量子系统中实现高纯度单光子生成和收集.

主要方法:

• 利用现场转移打印工艺确定性地将二氧化金属透镜打印到选定的NV中心.
• 集成的金属透镜与NV中心位于钻石表面以下25微米.
• 描述了重塑的辐射束,并测量了光子收集效率和纯度.

主要成果:

• 使用低NA (0.07) 目标镜头,实现了光子采集效率的40倍提高.
• 证明了金属合NV中心的排放检测,过背景噪声.
• 确认了高纯度单光子生成与二次相关性测量产生g(2)(0) = 0.04.

结论:

• 缺陷选择性金属集成是一种可扩展的,特定地点的方法,解决了低NA量子光子学中的关键局限性.
• 这种方法可以从固态量子发射器中精确有效地收集单光子.
• 为紧,纤维集成的固态量子光子系统铺平了道路.