在常温下实现单纳米粒子等离子体和分子激发子之间的强光-物质相互作用

在原子和固态系统中实现单个双能级系统与谐振腔之间的强光-物质相互作用，为在单光子水平上研究光学非线性提供了可能，这对未来的量子信息处理网络可能是有用的。然而，由于需要在液氮温度和超高真空下研究这些系统和现象，这些努力受到不利实验条件的阻碍。尽管已经针对使用等离子体共振在室温下实现强光-物质相互作用进行了几次尝试，但在单纳米粒子水平上的成功实现仍然缺乏。在这里，我们展示了在常温条件下，单个银纳米棱镜内的等离子体与分子J聚合物中的激发子之间的强耦合。我们的研究结果表明，深亚波长模式体积V以及对于等离子体纳米结构来说相对较高的品质因子Q，导致了强耦合优值Q/sqrtV高达约6×10^3 μm^-3/2，这一数值可与先进的光子晶体和微环谐振腔相媲美。这表明等离子体纳米腔，特别是银纳米棱镜，可以用于室温量子光学。