Semiconductor Cavity QED

半导体腔QED

基本信息

  • 批准号:
    1066456
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-15 至 2013-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Cavity quantum electrodynamics (QED), one of the most curious and fundamental aspects of AMO physics, explores quantum dynamical processes for individual quantum objects coupled to the resonator's electromagnetic field: Purcell effect, entanglement, quantum/classical boundary, quantum information science, and quantum teleportation. The biggest experimental bottleneck for atomic cavity QED is the movement of the atom, only recently reduced, but not stopped, by cooling and trapping. Now a semiconductor system has a chance to be better than its atomic counterpart. The cavity QED photonic crystal cavity volume is near the minimum possible for a dielectric, the quality factor is very high, and the quantum dot "atom" does not move. Moreover the structure is totally integrated, i.e., it stays together, so it can be used over and over again. This project focuses on this emerging capability to investigate a solid-state nanosystem (cavity/dot) where individual quanta play decisive roles. This group, the first in the world to see vacuum Rabi splitting due to coupling between a single semiconductor quantum dot and a photonic crystal nanocavity, is exploring two research areas. The first target area is an investigation of the effect of atomic layer deposition of titanium oxide upon the surfaces of silicon nanobeam cavities and GaAs photonic crystal nanocavities. The quality factors of several cavities are being measured before and after the deposition in order to gather statistics on its effect. Success with GaAs-based cavities could be one way to reduce the coupled-system linewidths now dominated by cavity decay rates. The other target area is an alteration of the observed coupling between an array of silver split-ring resonators and a quantum well grown very close to the surface on which the array is fabricated. The dependence of the coupling upon separation between the quantum well and split-ring resonators will be studied at low temperature by pump-probe spectroscopy. This study is part of the PI's general interest in the acceleration of the radiative decay of semiconductor nanostructures by a nearby sub-wavelength metallic structure, as originally suggested by Purcell in his famous paper. This project provides training to graduate students on state-of-the-art instrumentation from nanotechnology to laser technology.
空腔量子电动力学(QED)是AMO物理学中最好奇和基本方面之一,它探索了与谐振器的电磁场结合的个体量子对象的量子动力学过程:purcell效应:purcell效应,纠缠,量子/量子/经典边界,量子信息科学,量子信息科学和量子传递。原子腔QED的最大实验瓶颈是原子的运动,直到最近才通过冷却和捕获来减少但没有停止。现在,半导体系统有机会比其原子能更好。腔QED光子晶体腔体积接近介电的最小值,质量因子非常高,并且量子点“原子”不会移动。此外,结构已完全集成,即它保持在一起,因此可以一遍又一遍地使用。该项目侧重于这种新兴的能力,以研究单个量子扮演决定性作用的固态纳米系统(腔/点)。这一组是世界上第一个由于单个半导体量子点与光子晶体纳米腔之间的耦合而导致的真空狂犬病分裂的人,正在探索两个研究领域。第一个目标区域是研究氧化钛对原子层沉积对硅纳米孔腔和GAAS光子晶体纳米腔表面的影响。在沉积之前和之后,正在测量几个空腔的质量因素,以收集其作用的统计数据。基于GAAS的空腔的成功可能是减少现在由空腔衰减率主导的耦合系统线宽的一种方法。另一个目标区域是对一组银拆分谐振器和量子井之间观察到的耦合的变化,它们的量子非常靠近阵列被制造的表面。耦合对量子井和分裂谐振器之间分离的依赖性将在低温下通过泵探针光谱研究。这项研究是PI对通过附近的亚波长金属结构加速半导体纳米结构加速的普遍兴趣的一部分,正如Purcell最初在其著名的论文中提出的那样。 该项目为研究生提供了从纳米技术到激光技术的最先进仪器的培训。

项目成果

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