强耦合微腔中混合激子极化子的非线性参数散射

《Laser & Photonics Reviews》：Nonlinear Parametric Scattering of Hybrid Exciton Polariton in a Strong Coupled Microcavity

基于微腔中的非线性极化子散射机制，实现了纠缠光子对的确定性生成，通过强耦合极化子的三重简并态优化散射效率，实验证实了量子关联及宏观极化子占据，理论模拟验证了动力学过程，为量子通信提供新平台。

　　

摘要

非线性参数过程在现代光电子学中起着关键作用，它是光放大、量子网络以及纠缠光子对生成的核心基础。与受到弱极化率和严格相位匹配条件限制的纯光子系统相比，激子-极化子对在更低的阈值下就能实现参数散射，这得益于它们之间的强相互作用。尽管已经有关于极化子参数散射（PPS）的报道，但确定性地产生量子关联光子对仍然是一个挑战。本文展示了通过在微腔中利用非线性PPS来生成纠缠光子对的过程，其中具有三个反交叉本征态的强耦合混合极化子为PPS提供了理想的散射通道。远场分布显示信号态和闲置态的极化子占据情况，表明系统已经从瑞利散射转变为非线性参数散射模式。此外，偏振测量和二阶时间相关性分析揭示了光子的正交偏振特性及量子关联性，进一步证明了生成纠缠光子对的潜力。利用耦合的Gross-Pitaevskii方程进行的理论模拟高保真地再现了这一过程。这些结果为按需生成纠缠光子对提供了基础，推动了量子极化子学向量子通信和信息处理等实际应用的进展。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。