Using the Autler-Townes and ac Stark effects to optically tune the frequency of indistinguishable single-photons from an on-demand source
Notice bibliographique
Résumé
We describe how a coherent optical drive that is near-resonant with the upper rungs of a three-level ladder system, in conjunction with a short pulse excitation, can be used to provide a frequency-tunable source of on-demand single photons. Using an intuitive master equation model, we identify two distinct regimes of device operation: (i) for a resonant drive, the source operates using the Autler-Townes effect, and (ii) for an off-resonant drive, the source exploits the ac Stark effect. The former regime allows for a large frequency tuning range but coherence suffers from timing jitter effects, while the latter allows for high indistinguishability and efficiency, but with a restricted tuning bandwidth due to high required drive strengths and detunings. We show how both these negative effects can be mitigated by using an optical cavity to increase the collection rate of the desired photons. We apply our general theory to semiconductor quantum dots, which have proven to be excellent single-photon sources, and find that scattering of acoustic phonons leads to excitation-induced dephasing and increased population of the higher energy level which limits the bandwidth of frequency tuning achievable while retaining high indistinguishability. Despite this, for realistic cavity and quantum dot parameters, indistinguishabilities of over $90\%$ are achievable for energy shifts of up to hundreds of $\mu$eV, and near-unity indistinguishabilities for energy shifts up to tens of $\mu$eV. Additionally, we clarify the often-overlooked differences between an idealized Hong-Ou-Mandel two-photon interference experiment and its usual implementation with an unbalanced Mach-Zehnder interferometer, pointing out the subtle differences in the single-photon visibility associated with these different setups.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».