项目名称: 基于光子晶体微腔与金刚石纳米晶体的全固态耦合体系研究

项目编号: No.11204381

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 物理学I

项目作者: 江萍

作者单位: 中国石油大学(华东)

项目金额: 28万元

中文摘要: 全固态腔量子电动力学( QED)系统是近年来量子信息领域和纳米光子学领域的重点研究课题。如何实现高效耦合的腔QED系统并对其进行调控,进而分析其应用前景是此领域需要解决的基本问题。本项目首先利用理论分析和数值模拟的方法实现可见光波段的高品质光子晶体微腔结构;进而在高品质的光子晶体微腔中放入金刚石纳米晶体,构建计算模型数值研究其与微腔的高效耦合模式,分析其中的腔量子电动力学效应;进一步提出金属纳米结构和微腔的复合结构,研究表面等离激元对于腔QED系统的影响和调控。随后利用纳米操控方法实现此种高品质的耦合体系,实验分析其在单光子源研究中的应用。同时通过优化边界条件来完成微腔和波导的高效耦合结构;进而设计两个乃至多个相互耦合的高品质微腔结构,最终探索多光子干涉(例如Hong-Ou-Mandel Effekt)的集成元件。研究结果对于量子调控和全固态量子信息处理器件研究具有重要理论意义和应用价值。

中文关键词: 表面等离激元;量子点;光子晶体;单光子;太赫兹调制器

英文摘要: Solid state cavity quantum electrodynamics (QED) system is a fascinating aspect of quantum information technologies and nano-photonic research field. How to realize and modulate efficient coupling cavity QED system and to analyze prospects of its application is the basic problem to be resolved. This proposal deals with a novel Cavity QED system based on diamond nanocrystal and photonic crystal cavity coupling structure. Surface plasmon are introduced to realize hybrid architectures to optimize coupling efficiency. This kind of system has significant applications for the realization of quantum processors. Firstly, high quality photonic crystal microcavities and cavity-waveguide coupling structures operating in the visible range of the spectrum will be designed theoretically and studied numerically. A diamond nanocrystal will be put in the cavity and its calculation model is constructed. Then we will study nanodiamond - photonic crystal cavity coupling system and analyse the Cavity QED behavior. Secondly, Hybrid nanophotonic elements based on gold surface plasmonic nanostructure loaded to photonic crystal cavities are used to optimize the coupling efficience and control the cavity QED system. Then nano-manipulation method is used to achieve such high quality coupling system, And its application in the realization

英文关键词: Surface Plasmons;Quantum Dots;Photonic crystal;Single photon;terahertz modulator

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