Letter

物理:量子ドットと結合した金属ナノワイヤーにおける単一光学プラズモンの生成

Nature 450, 7168 doi: 10.1038/nature06230

単一光子と個々の光エミッターとの間の相互作用の制御は、量子科学技術における未解決の問題である。これは、光量子を根本的に制御する、あるいは効率よい光子収集、単一光子スイッチングと単一光子トランジスター、量子ビットの長距離光結合などのさまざまな応用で関心を集めている。最近、高フィネスの光共振器を使いエミッター付近の光子場の変調によって、これらの目標の実現に向けた大きな進展がみられた。本論文では、金属ナノ構造近くでの光場のサブ波長閉じ込めにより、共振器を使わず広帯域にわたって光子-エミッター相互作用を調整する方法を実証する。1個のCdSe量子ドットを銀ナノワイヤー近くで光励起すると、量子ドットからの発光がナノワイヤーに導波された表面プラズモンと直接結合し、ワイヤーの端から光が出る。量子ドットからとナノワイヤー端からの発光が非古典的な光子相関になったことから、端からの発光が単一の量子化されたプラズモン生成から生じたことが実証された。多数のデバイスの結果は、効率よい結合に伴って、量子ドット自然発光が2.5倍以上増強されたことを示している。これは理論予測とよく一致する。

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