项目名称: 金属纳米颗粒结构中受限光场与量子点强耦合相互作用理论研究

项目编号: No.11504050

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 余奕聪

作者单位: 佛山科学技术学院

项目金额: 20万元

中文摘要: 本项目通过理论分析和数值模拟相结合,研究固态量子点与金属纳米颗粒结构中的受限光场的强耦合相互作用的实现和调控,揭示这种特定体系在强耦合条件下的演化动力学、量子辐射特性和量子相干特性。本项目试图通过对具有表面等离激元共振增强特性的金属纳米颗粒结构的优化设计,使单个固态量子点与金属纳米颗粒结构的受限光场实现强耦合。我们将分析受限光场中的各种明模式和暗模式对强耦合相互作用的影响,并在理论上得到可在远场观测的真空Rabi劈裂谱。本项目还将在多个量子点或单个多能级量子点与光场强耦合的情况下,用严格的方程研究体系的量子相干动力学,以实现强的量子相干效应。本项目的研究成果将为固态量子系统中的强耦合相互作用的量子调控提出新思路,并为金属纳米颗粒结构在量子信息领域的进一步应用提供理论指导。

中文关键词: 表面等离激元;金属纳米颗粒;量子点;自发辐射;光与物质相互作用

英文摘要: In this project, we will investigate the realization and modulation of the strong coupling interactions between solid state quantum dots and the confined optical field in the metallic nanoparticle structures with surface plasmon resonances. By combining the theoretical analysis and numerical simulations, we will reveal the evolution kinetics, quantum emission characteristics and quantum interface characteristics in these systems under the strong coupling condition. We will optimize the metallic nanoparticle structures with surface plasmon enhancement characteristics, and try to achieve the strong coupling between single solid state quantum dot and the confined optical field in these structures. We will analyze the influence of the bright modes and dark modes in the confined optical field to the strong coupling interactions, and try to obtain the emission spectra with vacuum Rabi splitting that can be observed in far field. Under the condition that the strong coupling is achieve between the optical filed and multiple quantum dots or single quantum dots with multiple energy levels, we will also investigate the quantum interference kinetics of the system with accurate equations and try to achieve strong quantum interference effect. The research results will open new thoughts for the modulation of the strong coupling interactions inside the solid state quantum systems, and provide theoretical guide for the further application of the metallic nanoparticle structures in the quantum information processing.

英文关键词: surface plasmons;metallic nanoparticles;quantum dots;spontaneous emission;light matter interactions

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