物理取电子学院刘仁明传授团队正在等离激元-激

　　该以“Room-Temperature Strong Coupling Between a Single Quantum Dot and a Single Plasmonic Nanoparticle”为题颁发正在《Nano Letters》期刊。中山大学李筠瑜博士和李威博士为配合第一做者，河南大学刘仁明传授和中山大学王雪华传授为配合通信做者。上述工做获得了国度沉点研发打算、广东省沉点范畴研发打算、国度天然科学基金委等项目和河南大学的支撑。

　　等离激元-单辐射子强耦合为室温单光子程度制备和量子态供给了可能，其正在室温量子消息处置范畴具有广漠的使用前景。然而，等离激元共振的庞大损耗使其取单辐射子强耦分低效（当前其成功率仅~1%），严沉障碍其现实使用。为冲破这一瓶颈，刘仁明传授取中山大学王雪华传授团队合做，巧妙操纵泄露型Fabry-Perot（F-P）光学介质微腔来设想金属等离激元谐振腔所处的电磁，成功将单个金属纳米颗粒等离激元共振衰减线，协同调理等离激元-单激子耦合系统量子奇异点临界耦合强度，大幅添加了耦合系统能级劈裂宽度并降低了耦合系统衰减线宽。借帮光学介质微腔较低损耗电磁设想，正在常温、常压前提下实现了等离激元-单激子强耦合感化，并将其成功率由当前的~1%大幅提高至~80%。

　　相关研究以“Strong coupling between a plasmon mode and multiple different exciton states”为题颁发正在《Science China-Physics， Mechanics & Astronomy》期刊上。河南大学物理取电子学院硕士研究生叶俊均、河南大学刘仁明传授、冉霞传授和郭立俊传授为配合通信做者，河南大学为第一签名单元。上述工做获得了国度天然科学基金项目、河南大学的支撑。

　　等离激元-激子强耦合感化的研究中大多基于单一激子态，强耦合感化所发生的杂化态（量子比特态）只要两个，难以满脚基于多量子比特的量子消息处置需求。由此，进一步研究和开辟等离激元取多个分歧激子态之间的强耦合感化理论模子及尝试平台很是主要。刘仁明传授团队正在理论研究根本上（Phys。 Rev。 B 103， 235430 (2021)），分析操纵格林函数、海森堡活动方程及数值计较等方式建立了等离激元取多个分歧激子态之间强耦合感化的量子力学理论模子，实现了对等离激元-多个分歧激子态强耦合系统接收光谱响应、能量色散关系等根基属性的精确描述。采用静电拆卸手艺制备了/ J-aggregates杂化系统，正在尝试上成功展现了等离激元取三个分歧激子态的室温强耦合感化，并操纵飞秒激光超快泵浦-探测手艺研究了该强耦合系统的瞬态接收特征。研究发觉，强耦合感化所发生的杂化态取金属纳米谐振腔的声学声子振荡之间具有彼此调控感化。相关研究不只为基于等离激元共振研究多模杂化及多量子比特操控供给了无力的理论东西，同时也为基于等离激元-多激子态强耦合感化研究超快能量传送、开辟超快等离激元及声子器件等供给了优良平台。

　　近日，我校物理取电子学院黄河学者刘仁明传授团队取中山大学等单元合做，正在等离激元-激子室温强耦合调控方面取得系列研究进展，相关颁发正在《Physical Review Letters》《Nano Letters》和《Science China-Physics， Mechanics & Astronomy》等国际权势巨子期刊。

　　实现确定性单激子取单纳米颗粒光子模的室温量子强耦合是一个尚未处理的难题。为处理这一问题，刘仁明传授取中山大学王雪华传授团队合做，操纵耦连手艺和光照光力吸引道理将单个壳层量子点链接到单金纳米棒端部电场最强的热点。当该耦合系统取碳薄膜衬底构成“楔形腔”构型时，显著加强激子取光子的彼此感化、从而降服室温下的庞大耗散。连系暗场散射光学丈量取冷冻电镜断层成像手艺，确认正在常温常压下实现了单量子点取单个金属纳米棒光子模的量子强耦合，不雅测到了迄今为止单激子强耦合系统散射光谱的最大Rabi劈裂（~234 meV），为规模化制备室温固态单量子比特斥地了一条可行的径。