基于散射全息设计超表面的多通道单光子发射

摘要 将单光子发射引导至多个明确的方向并同时控制其偏振特性，对于众多量子技术应用而言极具价值。我们证明，通过使用非辐射耦合到表面等离极化激元（SPP）的量子发射体（QE），并由适当设计的超表面将SPP散射为向外自由传播的电磁波，可以实现这一目标。QE耦合超表面设计基于以径向发散SPP为参考波的散射全息方法。利用在含有单个Ge空位中心的纳米金刚石周围制造的全息超表面，我们通过实验证实了片上集成的高效产生两束良好准直的单光子光束，这些光束沿偏离法线15°的不同方向传播，且具有正交线偏振。