RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 11, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2022

 / 

Март

←  →

Обзоры актуальных проблем


Квантовая оптика единичных квантовых излучателей в ближнем поле наночастицы

†  а, б, ‡  в, б
а Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
б Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», ул. Мясницкая 20, Москва, 101000, Российская Федерация
в Институт спектроскопии РАН, ул. Физическая 5, Троицк, Москва, 108840, Российская Федерация

Обзор посвящён изучению эффектов квантовой оптики квантовых излучателей (КИ) в ближнем поле наночастиц. Рассмотрены механизмы модификации скоростей радиационного и нерадиационного распада в простейшей модели двухуровневого КИ, расположенного вблизи плазмонной наночастицы (НЧ), а также проанализировано распределение интенсивности и поляризации ближнего поля вокруг НЧ. Это распределение имеет сложную структуру, которая существенным образом зависит от поляризации внешнего поля излучения и параметров плазмонных резонансов НЧ. Также проанализированы эффекты квантовой оптики в системе (НЧ+КИ)+внешнее лазерное поле: модификация спектра резонансной флуоресценции КИ в ближнем поле, явления группировки/антигруппировки и квантовой статистики фотонов в спектре, формирование сжатых состояний света, квантовые запутанные состояния в таких системах.

Текст pdf (2,1 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2021.02.038944
Ключевые слова: нанофотоника, наноплазмоника, наноструктура, квантовый излучатель, двухуровневая система, квантовая оптика, резонансная флуоресценция, антигруппировка и квантовая статистика фотонов, сжатые состояния, квантовые запутанные состояния
PACS: 42.50.−p, 42.79.−e, 78.67.−n (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2021.02.038944
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2022/3/c/
000834747900003
2-s2.0-85131119359
2022PhyU...65..245V
Цитата: Владимирова Ю В, Задков В Н "Квантовая оптика единичных квантовых излучателей в ближнем поле наночастицы" УФН 192 267–293 (2022)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 19 августа 2020, доработана: 13 января 2021, 26 февраля 2021

English citation: Vladimirova Yu V, Zadkov V N “Quantum optics of quantum emitters in the near field of a nanoparticle” Phys. Usp. 65 245–269 (2022); DOI: 10.3367/UFNe.2021.02.038944

Список литературы (198) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (4) Похожие статьи (20)

  1. Tame M S et al Nat. Phys. 9 329 (2013)
  2. Diedrich F, Walther H Phys. Rev. Lett. 58 203 (1987)
  3. Short R, Mandel L Phys. Rev. Lett. 51 384 (1983)
  4. Kimble H J, Dagenais M, Mandel L Phys. Rev. Lett. 39 691 (1977)
  5. Gaponenko S V Introduction to Nanophotonics (New York: Cambridge Univ. Press, 2010)
  6. Liu Z et al Metamaterials 2 45 (2008)
  7. Hatab N A et al Nano Lett. 10 4952 (2010)
  8. Nien L-W et al J. Phys. Chem. C 117 25004 (2013)
  9. Purcell E M, Torrey H C, Pound R V Phys. Rev. 69 37 (1946)
  10. Krasnok A E et al Nanoscale 6 7354 (2014)
  11. Al&гgrave; A, Engheta N Nat. Photon. 2 307 (2008)
  12. Engheta N Science 317 1698 (2007)
  13. Guo R et al Nano Lett. 15 3324 (2015)
  14. Koenderink A F Nano Lett. 9 4228 (2009)
  15. Nayak P K et al Nat. Rev. Mater. 4 269 (2019)
  16. Владимирова Ю В и др Вестн. МГУ Сер. 3. Физ. Астрон. (6) 99 (2018); Vladimirova Yu V et al Moscow Univ. Phys. Bull. 73 678 (2018)
  17. Dennler G et al J. Mat. Res. 20 3224 (2005)
  18. Wang G et al ACS Sustainable Chem. Eng. 2 1331 (2014)
  19. Cheng P, Li Y, Zhan X Energy Environment. Sci. 7 2005 (2014)
  20. West J L, Halas N J Annu. Rev. Biomed. Eng. 5 285 (2003)
  21. Tam F et al Nano Lett. 7 496 (2007)
  22. Hirsch L R et al Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100 13549 (2003)
  23. Loo C et al Nano Lett. 5 709 (2005)
  24. O'Neal D P et al Cancer Lett. 209 171 (2004)
  25. Kim K et al Small 8 892 (2012)
  26. Wertz E et al Nano Lett. 15 2662 (2015)
  27. Краснок А Е и др УФН 183 561 (2013); Krasnok A E et al Phys. Usp. 56 539 (2013)
  28. Климов В В УФН 178 875 (2008); Klimov V V Phys. Usp. 51 839 (2008)
  29. Лепешов С И и др УФН 188 1137 (2018); Lepeshov S I et al Phys. Usp. 61 1035 (2018)
  30. Novotny L, van Hulst N Nat. Photon. 5 83 (2011)
  31. Hernandez F E Reviews in Plasmonics 2010 (Ed. C D Geddes) (New York: Springer, 2012) p. 185
  32. Novotny L A, Hecht B Principles of Nano-Optics (New York: Cambridge Univ. Press, 2012)
  33. Maier S A Plasmonics: Fundamentals and Applications (New York: Springer, 2007)
  34. Климов В В Наноплазмоника (М.: Физматлит, 2009)
  35. Klimov V V Nanoplasmonics (Singapore: Pan Sanford Publ., 2014)
  36. Boltasseva A, Atwater H A Science 331 290 (2011)
  37. Boriskina S V et al Adv. Opt. Photon. 9 775 (2017)
  38. Mohamed M B et al Chem. Phys. Lett. 317 517 (2000)
  39. Baffou G, Quidant R Laser Photon. Rev. 7 171 (2013)
  40. Baranov D G et al Optica 4 814 (2017)
  41. Mie G Ann. Physik 330 377 (1908)
  42. Feng T et al ACS Photon. 5 678 (2018)
  43. Zambrana-Puyalto X, Bonod N Phys. Rev. B 91 195422 (2015)
  44. Mandel L, Wolf E Optical Coherence and Quantum Optics (Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1995); Пер. на русск. яз., Мандель Л, Вольф Э Оптическая когерентность и квантовая оптика (М.: Наука, 2000)
  45. Bohren C F, Huffman D R Absorption and Scattering of Light by Small Particles (Eds C F Bohren, D R Huffman) (Weinheim: Wiley-VCH, 1998) p. 544
  46. Klimov V V, Ducloy M, Letokhov V S J. Mod. Opt. 43 549 (1996)
  47. Li L-W, Kang X-K, Leong M-S Spheroidal Wave Functions in Electromagnetic Theory (New York: John Wiley and Sons, 2002)
  48. Falloon P E "Theory and computation of spheroidal harmonics with general arguments" Master Thesis (Pert: The Univ. of Western Australia, 2001)
  49. Войтович Н Н, Лфценеленбаум Б З, Сивов А Н Обобщенный метод собственных колебаний в теории дифракции (М.: Наука, 1977)
  50. Войтович Н Н, Каценеленбаум Б З, Сивов А Н УФН 118 709 (1976); Voitovich N N, Katsenelenbaum B Z, Sivov A N Sov. Phys. Usp. 19 337 (1976)
  51. Chubchev E D, Vladimirova Yu V, Zadkov V N Opt. Express 22 20432 (2014)
  52. Chubchev E D, Vladimirova Yu V, Zadkov V N Laser Phys. Lett. 12 015302 (2015)
  53. Setä T et al Phys. Rev. E 66 016615 (2002)
  54. Grigoriev K S et al Phys. Rev. A 98 063805 (2018)
  55. Kumar G V P J. Nanophoton. 6 064503 (2012)
  56. Владимирова Ю В, Павлов А А, Задков В Н Вестн. МГУ Сер. 3. Физ. Астрон. (6) 49 (2017); Vladimirova Yu V, Pavlov A A, Zadkov V N Moscow Univ. Phys. Bull. 72 544 (2017)
  57. Reshetov S A et al EPJ Web Conf. 132 03006 (2017)
  58. Vladimirova Yu V et al Phys. Rev. A 100 023847 (2019)
  59. Kuznetsov N Yu et al Opt. Express 28 27293 (2020)
  60. Alferov Zh I Rev. Mod. Phys. 73 767 (2001)
  61. Wu D et al Chem. Soc. Rev. 46 7105 (2017)
  62. Stehr F et al Nat. Commun. 10 1268 (2019)
  63. Ray S, Widom J R, Walter N G Chem. Rev. 118 4120 (2018)
  64. Ecker J R et al Neuron 96 542 (2017)
  65. Andersen C M, Mortensen G J. Agric. Food Chem. 56 720 (2008)
  66. Fothergill S M, Joyce C, Xie F Nanoscale 10 20914 (2018)
  67. Koenderink A F Opt. Lett. 35 4208 (2010)
  68. Sauvan C et al Phys. Rev. Lett. 110 237401 (2013)
  69. Bitton O, Gupta S N, Haran G Nanophotonics 8 559 (2019)
  70. Klimov V V, Letokhov V S, Ducloy M Phys. Rev. A 56 2308 (1997)
  71. Климов В В, Летохов В С ЖЭТФ 111 44 (1997); Klimov V V, Letokhov V S J. Exp. Theor. Phys. 84 24 (1997)
  72. Klimov V V, Ducloy M, Letokhov V S J. Mod. Opt. 44 1081 (1997)
  73. Klimov V V, Ducloy M, Letokhov V S Phys. Rev. A 59 2996 (1999)
  74. Haroche S Fundamental Systems in Quantum Optics: Les Houches, Session LIII (Eds J Dalibard, J-M Raimond, J Zinn-Justin) (Amsterdam: North-Holland, 1992) p. 767
  75. Klimov V V, Ducloy M Phys. Rev. A 69 013812 (2004)
  76. Климов В В УФН 173 1008 (2003); Klimov V V Phys. Usp. 46 979 (2003)
  77. Wylie J M, Sipe J E Phys. Rev. A 30 1185 (1984)
  78. Wylie J M, Sipe J E Phys. Rev. A 32 2030 (1985)
  79. Dung H T, Knöll L, Welsch D-G Phys. Rev. A 62 05380 (2000)
  80. Knoll L, Scheel S, Welsch D-G quant-ph/0006121
  81. Yeung M S, Gustafson T K Phys. Rev. A 54 5227 (1996)
  82. Drexhage K H Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 20 1176 (1966)
  83. Goy P et al Phys. Rev. Lett. 50 1903 (1983)
  84. Kleppner D Phys. Rev. Lett. 47 233 (1981)
  85. Andrew P, Barnes W L Science 290 785 (2000)
  86. Pohl D W Near-Field Optics. Principles and Applications, Proc. of the Second Asia-Pacific Workshop, Beijing, China, 20-23 October 1999 (Eds X Zhu, M Ohtsu) (Singapore: World Scientific, 2000) p. 9
  87. Anger P, Bharadwaj P, Novotny L Phys. Rev. Lett. 96 113002 (2006)
  88. Kühn S et al Phys. Rev. Lett. 97 017402 (2006)
  89. Girard C et al Chem. Phys. Lett. 404 44 (2005)
  90. Koenderink A F ACS Photon. 4 710 (2017)
  91. Sullivan K G, Hall D G J. Opt. Soc. Am. B 14 1149 (1997)
  92. Amos R M, Barnes W L Phys. Rev. B 55 7249 (1997)
  93. Chance R R, Prock A, Silbey R Advances in Chemical Physics Vol. 37 (Eds I Prigogine, S A Rice) (New York: John Wiley, 1978) p. 1
  94. Wu S-T, Eberlein C Proc. R. Soc. Lond. A 455 2487 (1999)
  95. Chew H J. Chem. Phys. 87 1355 (1987)
  96. Klimov V V, Ducloy M, Letokhov V S J. Mod. Opt. 43 2251 (1996)
  97. Каценеленбаум Б З ЖТФ 19 1182 (1949)
  98. Nha H, Jhe W Phys. Rev. A 56 2213 (1997)
  99. EnderleJ Chem. Phys. Lett. 301 430 (1999)
  100. Żakowicz W, Janowicz M Phys. Rev. A 62 013820 (2000)
  101. Klimov V V, Ducloy M Phys. Rev. A 62 043818 (2000)
  102. Klimov V V, Ducloy M, Letokhov V S Eur. Phys. J. D 20 133 (2002)
  103. Klimov V V, Ducloy M, Letokhov V S Chem. Phys. Lett. 358 192 (2002)
  104. Климов В В Письма в ЖЭТФ 68 610 (1998); Klimov V V JETP Lett. 68 641 (1998)
  105. Климов В В, Первенцев Я А Квантовая электроника 29 9 (1999); Klimov V V, Perventsev Ya A Quantum Electron. 29 847 (1999)
  106. Zijlstra P, Paulo P, Orrit M Nat. Nanotechnol. 7 379 (2012)
  107. Kinkhabwala A et al Nat. Photon. 3 654 (2009)
  108. Punj D et al Nat. Nanotechnol. 8 512 (2013)
  109. Karamlou A, Trusheim M E, Englund D Opt. Express 26 3341 (2018)
  110. Guzatov D V, Klimov V V, Pikhota M Yu Laser Phys. 20 85 (2010)
  111. Guzatov D V, Klimov V V Chem. Phys. Lett. 412 341 (2005)
  112. Guzatov D V, Klimov V V New J. Phys. 13 053034 (2011)
  113. Klimov V V, Guzatov D V Appl. Phys. A 89 305 (2007)
  114. Curto A G et al Science 329 930 (2010)
  115. Aouani H et al Nano Lett. 11 2400 (2011)
  116. Langguth L et al ACS Nano 7 8840 (2013)
  117. Belacel C et al Nano Lett. 13 1516 (2013)
  118. Mohtashami A et al ACS Photon. 1 1134 (2014)
  119. Hoang T B, Akselrod G M, Mikkelsen M H Nano Lett. 16 270 (2016)
  120. Krasnok A E et al Opt. Express 20 20599 (2012)
  121. Rolly B, Stout B, Bonod N Opt. Express 20 20376 (2012)
  122. Rusak E et al Appl. Phys. Lett. 105 221109 (2014)
  123. Regmi R et al Nano Lett. 16 5143 (2016)
  124. Bouchet D et al Phys. Rev. Appl. 6 064016 (2016)
  125. Wang H et al ACS Nano 9 436 (2015)
  126. Klimov V V, Guzatov D V Phys. Rev. B 75 024303 (2007)
  127. Климов В В, Гузатов Д В Квантовая электроника 37 209 (2007); Klimov V V, Guzatov D V Quantum Electron. 37 209 (2007)
  128. Sun S et al J. Phys. Chem. C 121 12871 (2017)
  129. Sun S et al J. Phys. Chem. C 123 21150 (2019)
  130. Sun S et al J. Phys. Chem. C 122 14771 (2018)
  131. Vladimirova Yu V et al Phys. Rev. A 85 053408 (2012)
  132. Апанасевич П А Оптика и спектроскопия 14 324 (1963)
  133. Апанасевич П А Оптика и спектроскопия 16 387 (1964)
  134. Newstein M C Phys. Rev. 167 89 (1968)
  135. Mollow B R Phys. Rev. 188 1969 (1969)
  136. Walther H Advances in Atomic, Molecular and Optical Physics Vol. 51 (Ed. H H Stroke) (Amsterdam: Elsevier, 2005) p. 239
  137. Kimble H J, Mandel L Phys. Rev. A 13 2123 (1976)
  138. Klimov V V, Letokhov V S, Ducloy M Laser Phys. 17 912 (2007)
  139. Андрианов Е С и др Письма в ЖЭТФ 97 522 (2013); Andrianov E S et al JETP Lett. 97 452 (2013)
  140. Trügler A, Hohenester U Phys. Rev. B 77 115403 (2008)
  141. Carreño F et al Phys. Rev. A 94 013834 (2016)
  142. Carreño F et al Phys. Rev. A 95 043825 (2017)
  143. Sanchez-Munoz C, Gonzalez-Tudela A, Tejedor C Phys. Rev. B 85 125301 (2012)
  144. Sadeghi S M Appl. Phys. Lett. 101 213102 (2012)
  145. Ge R-C et al Phys. Rev. B 87 205425 (2013)
  146. Sadeghi S M Phys. Rev. A 88 013831 (2013)
  147. Slowik K et al Phys. Rev. B 88 195414 (2013)
  148. Theuerholz T S et al Phys. Rev. B 87 245313 (2013)
  149. Fang W et al Phys. Rev. A 93 053831 (2016)
  150. Astafiev O et al Science 327 840 (2010)
  151. Pastukhov V V, Vladimirova Yu V, Zadkov V N Phys. Rev. A 90 0638310 (2014)
  152. Смирнов Д Ф, Трошин А С УФН 153 233 (1987); Smirnov D F, Troshin A S Sov. Phys. Usp. 30 851 (1987)
  153. Carmichael H J, Walls D F J. Phys. B 43 (1976)
  154. Cohen-Tannoudji C Frontiers in Laser Spectroscopy, Les Houches, Session XXVII, 1975 (Eds R Balian, S Haroche, S Liberman) (Amsterdam: North-Holland, 1977) p. 1
  155. Glauber R J Phys. Rev. 130 2529 (1963)
  156. Glauber R J Phys. Rev. 131 2766 (1963)
  157. Abramowitz M, Stegun I A (Eds) Handbook of Mathematical Functions, with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables (New York: Dover Publ., 1965), Sec. 3.8.2
  158. Carreño F et al Phys. Rev. A 100 023802 (2019)
  159. Sáez-Blázquez R et al Phys. Rev. A 98 013839 (2018)
  160. Bordo V G Phys. Rev. A 100 063807 (2019)
  161. Phillips C L et al Phys. Rev. Lett. 125 043603 (2020)
  162. Kimble H J, Mandel L Phys. Rev. A 15 689 (1977)
  163. Walls D F J. Phys. B 13 2001 (1980)
  164. Mandel L Phys. Rev. Lett. 49 136 (1982)
  165. Walls D F, Zoller P Phys. Rev. Lett. 47 709 (1981)
  166. Dhayal S, Rostovtsev Yu V Phys. Rev. A 93 043405 (2016)
  167. Delga A et al Phys. Rev. Lett. 112 253601 (2014)
  168. Ahmad S Phys. Rev. A 94 043819 (2016)
  169. Chatzidakis G D, Yannopapas V Phys. Rev. B 101 165410 (2020)
  170. Zhang Y et al Nat. Commun. 8 15225 (2017)
  171. Reilly D J npj Quantum Inf. 1 15011 (2015)
  172. Pan J-W et al Rev. Mod. Phys. 84 777 (2012)
  173. Баргатин И В, Гришанин Б А, Задков В Н УФН 171 625 (2001); Bargatin I V, Grishanin B A, Zadkov V N Phys. Usp. 44 597 (2001)
  174. Chen G-Y, Li C-M, Chen Y-N Opt. Lett. 37 1337 (2012)
  175. Jin X R, Gao J Opt. Lett. 38 2110 (2013)
  176. Martín-Cano D et al Phys. Rev. B 84 235306 (2011)
  177. Lee C et al New J. Phys. 15 083017 (2013)
  178. Gullans M et al Phys. Rev. Lett. 109 235309 (2012)
  179. Hou J et al Phys. Rev. B 89 235413 (2014)
  180. Nerkararyan K V, Bozhevolnyi S I Phys. Rev. B 92 045410 (2015)
  181. Otten M, Gray S K, Kolmakov G V Phys. Rev. A 99 032339 (2019)
  182. Dumitrescu E, Lawrie B Phys. Rev. A 96 053826 (2017)
  183. Otten M et al Phys. Rev. B 92 125432 (2015)
  184. Otten M et al Phys. Rev. A 94 022312 (2016)
  185. Tang W et al Phys. Rev. B 100 165415 (2019)
  186. Iliopoulos N et al Phys. Rev. B 96 075405 (2017)
  187. Vidal G, Werner R F Phys. Rev. A 65 032314 (2002)
  188. Lodahl P et al Nature 541 473 (2017)
  189. De Leon I et al Sci. Rep. 5 13034 (2015)
  190. Guzatov D V, Klimov V V Phys. Rev. A 98 013823 (2018)
  191. Guzatov D V, Klimov V V New J. Phys. 14 123009 (2012)
  192. Климов В В, Гузатов Д В УФН 182 1130 (2012); Klimov V V, Guzatov D V Phys. Usp. 55 1054 (2012)
  193. Klimov V V, Guzatov D V Singular and Chiral Nanoplasmonics (Eds S V Boriskina, N I Zheludev) (Singapore: Pan Sanford Publ., 2014) p. 121
  194. Woźniak P, Banzer P, Leuchs G Laser Photon. Rev. 9 231 (2015)
  195. Zambrana-Puyalto X et al ACS Photon. 5 2936 (2018)
  196. Bauer T et al Appl. Phys. Lett. 106 091108 (2015)
  197. Klimov V Opt. Lett. 45 4300 (2020)
  198. Zirkelbach J et al Phys. Rev. Lett. 125 103603 (2020)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение