連続体中の束縛状態アクティブメタサーフェスによるチューナブル増幅フォトルミネッセンスおよび単一光子放出

量子コンピューティング、通信、センシングにおける量子ナノフォトニックチップの進歩には、集積化されチューナブルな光源が不可欠である。本研究では、五酸化ニオブ(Nb2O5)、硫化インジウム銅(CIS)量子ドットまたは六方晶窒化ホウ素(hBN)、および低損失相変化材料としての三硫化アンチモン(Sb2S3)を組み合わせたアクティブハイブリッドメタサーフェスが、フォトルミネッセンスおよび量子光放出の動的な制御と増幅のための有望な解決策を提供する。このメタサーフェスは、可視光領域でチューナブルな連続体中の束縛状態(BIC)共鳴をサポートし、非晶質状態で最大206の実験的Qファクターを達成し、CIS量子ドットのフォトルミネッセンスおよびhBN単一光子エミッターの量子光放出を強く増幅する。Sb2S3の相転移によりBIC共鳴シフトを33.5 nm、次元パラメトリックチューニングにより17 nm実現した。実験では、最大33倍の高指向性フォトルミネッセンス増幅と、Sb2S3相変調による広帯域チューナブル増幅PL放出が実証された。さらに、チューナブルBICメタサーフェスを用いたhBN単一光子エミッターの増幅、チューナブル、オンデマンドな強結合が提案されており、次世代広帯域量子ナノフォトニックチップへの応用が期待される。この研究は、集積フォトニックシステムにおける効率的な量子光源のための再構成可能なナノフォトニックプラットフォームにおける新たなベンチマークを設定する。