Hybrid metal-dielectric nanostructures for enhancing quantum light-matter interactions: towards single-photon sources -HyQuana Projects uri icon

type

  • National Research Project

reference

  • PID2022-137857NA-I00

date/time interval

  • September 1, 2023 - August 31, 2026

abstract

  • El desarrollo de aplicaciones basadas en información cuántica, tales como la comunicación cuántica, la criptografía o la computación, está
    íntimamente relacionado con los avances en óptica cuántica. Como componente clave en los protocolos de información cuántica basados
    en el intercambio de fotones, los emisores cuánticos ideales deberían emitir fotones individuales bajo demanda, con una eficiencia
    óptima, en un determinado canal de recolección. Con el fin de producir estas fuentes ideales, se ha planteado la posibilidad de utilizar
    nanoestructuras metálicas y/o dieléctricas para potenciar la emisión de emisores cuánticos únicos mediante el efecto Purcell, y gobernar
    las propiedades direccionales de la radiación emitida, mejorando su nivel de recolección. Estas nanoestructuras parecen ser una buena
    alternativa a las tradicionales cavidades ópticas. Sin embargo, la complejidad de la integración de los emisores de un único fotón con las
    nanoantenas desde un punto de vista experimental, hace necesaria la investigación de nanoestructuras más factibles. Además, aún se
    requieren diseños que proporcionen al mismo tiempo, emisión espontánea mejorada, alto rendimiento cuántico y control de la radiación
    emitida. Por lo tanto, todavía son varios los retos a solventar hasta que los emisores cuánticos se conviertan en fuentes de un solo fotón,
    brillantes y rápidas.
    El objetivo de esta propuesta es mejorar la emisión de emisores cuánticos, así como controlar su direccionalidad, utilizando
    nanoestructuras híbridas metal-dieléctricas que presentan fenómenos interferenciales complejos en campo cercano y lejano. Las
    nanoestructuras híbridas combinan lo mejor de ambos mundos: un alto grado de confinamiento de la energía electromagnética en el
    entorno de las nanopartículas metálicas y alta directividad de la radiación difundida, junto con bajas pérdidas de las nanopartículas
    dieléctricas.
    En este Proyecto pretendemos diseñar, fabricar y caracterizar ópticamente nanoestr

keywords

  • nanopartículas, metasuperficies, puntos cuánticos, fuentes de un solo fotón, materiales 2d; nanoparticles, metasurfaces, quantum dots, single-photon sources, 2d materials