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Single photon absorption and dynamic control of a coupled quantum dot-cavity system
We theoretically investigate the dynamic interaction of a quantum dot in a
nanocavity with timesymmetric single photon pulses. The simulations, based on a
wavefunction approach, reveal that almost perfect single photon absorption
occurs for quantum dot-cavity systems operating on the edge between strong and
weak coupling regime. The computed maximum absorptions probability is close to
unity for pulses with a typical length comparable to the half of the Rabi
period. Furthermore, the dynamic control of the quantum dot energy via electric
fields allows the freezing of the light-matter interaction leaving the quantum
dot in its excited state. Shaping of single photon wavepackets by the electric
field control is limited by the occurrence of chirping of the single photon
pulse. This understanding of the interaction of single photon pulses with the
quantum dot-cavity system provides the basis for the development of advanced
protocols for quantum information processing in the solid state.Comment: 7 pages, 4 figure
Giant optical nonlinearities from Rydberg-excitons in semiconductor microcavities
The realization of exciton-polaritons -- hybrid excitations of semiconductor
quantum well excitons and cavity photons -- has been of great technological and
scientific significance. In particular, the short-range collisional interaction
between excitons has enabled explorations into a wealth of nonequilibrium and
hydrodynamical effects that arise in weakly nonlinear polariton condensates.
Yet, the ability to enhance optical nonlinearities would enable quantum
photonics applications and open up a new realm of photonic many-body physics in
a scalable and engineerable solid-state environment. Here we outline a route to
such capabilities in cavity-coupled semiconductors by exploiting the giant
interactions between excitons in Rydberg-states. We demonstrate that optical
nonlinearities in such systems can be vastly enhanced by several orders of
magnitude and induce nonlinear processes at the level of single photons.Comment: 17 pages, 5 figure
Mikroorganismen an Aesculus hippocastanum â olfaktorische Perspektive von Cameraria ohridella (Deschka & Dimic)
Since the 80s, the popular park- and city tree Aesculus hippocastanum has been infested with the leaf miner Cameraria ohridella (DESCHKA & DIMIC 1986). Additionally, the pathogenic fungi Guignardia aesculi causes leaf blotch disease and Erysiphe flexuosa causes powdery mildew on horse chestnuts. Often, all three diseases occur in parallel at the same leaves leading to a situation of competition. Moreover, recently some endophytic fungi were isolated from the leaf tissue of A. hippocastanum. In the present study, the volatile interaction between three trophic levels plant, insect, and fungi are discussed.Mikroorganismen an Aesculus hippocastanum â olfaktorische Perspektive von Cameraria ohridella (Deschka & Dimic) Seit den 80er Jahren wird die Gemeine Rosskastanie Aesculus hippocastanum durch den Minierer Cameraria ohridella (Lepidoptera, Gracillariidae) befallen. AuĂerdem wird die Rosskastanie durch den BlattbrĂ€unepilz Guignardia aesculi und den Mehltau Erysiphe flexuosa attackiert. Oft treten alle drei Organismen parallel am gleichen Blatt auf. Weiterhin konnten endophytische Pilze aus dem Blattgewebe isoliert werden. Im vorliegenden Beitrag wird die volatile Interaktion zwischen Pflanze, Mikroorganismen und Insekt diskutiert. Mit Hilfe der Gaschromatographie und gekoppelter Massenspektroskopie (GC-MS) wurden Duftproben gesunder und mit den pathogenen Pilzen G. aesculi und E. flexuosa gleichzeitig infizierter BlĂ€tter der Rosskastanie analysiert. Identifizierte Komponenten wurden elektrophysiologisch (EAG) an der Insektenantenne und in Verhaltensversuchen getestet. Mit den pathogenen Pilzen befallene RosskastanienblĂ€tter geben 1-Octen-3-ol, 3-Octanon, ein Derivat von 2(5H)-Furanon, Nonanal und Decanal ab. C. ohridella war in der Lage, diese Substanzen zu detektieren. In Zweifachwahltests mit gesunden A. hippocastanum Zweigen reagierten Weibchen mit reduzierter Eiablage auf die Applikation von 1-Octen-3-ol, 3-Octanon, 2(5H)-Furanon und Decanal im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle. Es ist bekannt, dass 1-Octen-3-ol und 3-Octanon von Pilzen selber emittiert werden. Nonanal und Decanal werden von Zellen, die nach Penetration durch Pilzhyphen unter oxidativem Stress stehen, produziert. Die Derivate von 2(5H)-Furanon wirken antimikrobiell und können auf einen Schutzmechanismus der Pflanze oder auf einen Konkurrenzmechanismus von Mikroorganismen um denselben Lebensraum hinweisen. Eine mögliche ErklĂ€rung wĂ€re, dass diese Substanz von Endophyten zur Verteidigung des sie umgebenden Blattgewebes gegen die pathogenen Pilze produziert wird
Der Einfluss von BlĂŒtenduftstoffen auf die Oviposition der Rosskastanienminiermotte Cameraria ohridella
The larval stages of Cameraria ohridella develop mining in leaves of the horse chestnut tree Aesculus hippocastanum. The insect establishes three generations in Central Europe. During the appearance of the first generation the horse chestnut trees bloom. Further on, parallel to the flying time of all generations other plant species bloom. The olfactory detection of flower odour compounds and the influence on oviposition of C. ohridella were examined using trace analytical and electrophysiological methods as well as bioassays.Die Larven von Cameraria ohridella (Lepidoptera, Gracillariidae) entwickeln sich als Minierer in den BlĂ€ttern der gemeinen Rosskastanie, Aesculus hippocastanum. In Mitteleuropa können drei Faltergenerationen ausgebildet werden, wobei die erste wĂ€hrend der BlĂŒtezeit der Wirtspflanze A. hippocastanum fliegt. Der Schmetterlingsstrauch Buddleja davidii blĂŒht von Sommer bis Herbst wĂ€hrend der Flugzeit der zweiten und dritten Generation. Die groĂen BlĂŒtenstĂ€nde locken zahlreiche Insekten an, die den Nektar als Nahrung nutzen. Mit Hilfe von Spurenanalytischen und elektrophysiologischen Methoden (GC-MS, EAG) sowie Verhaltensversuchen wurde der Einfluss von BlĂŒtendĂŒften auf die Oviposition der Rosskastanienminiermotte untersucht. Der BlĂŒtenduft von A. hippocastanum und B. davidii unterschied sich in der Komposition emittierter Komponenten. C. ohridella war in der Lage, BlĂŒtendĂŒfte zu detektieren. Die untersuchten BlĂŒtenduftstoffkomponenten beeinflussten die Oviposition der Miniermotten. Benzaldehyd, Linalool und (E)-β-Caryophyllen wurden von RosskastanienblĂŒten emittiert und steigerten die Oviposition auf den BlĂ€ttern. Benzylalkohol wurde nicht von der Rosskastanie abgegeben und reduzierte im Gegensatz zu den anderen Duftstoffkomponenten die Eiablage. Der BlĂŒtenduft der Rosskastanie kann Faltern der ersten Generation bei der Wirtspflanzensuche helfen. In Zweifachwahltests mit getopften RosskastaniensĂ€mlingen und blĂŒhendem Sommerflieder wurden die BlĂ€tter der Wirtspflanze bei der Eiablage bevorzugt. Aber auch auf den BlĂ€ttern des Sommerflieders konnten abgelegte Eier gezĂ€hlt werden. Bei alleinigem Angebot (Einfachwahltest) stieg die Anzahl der abgelegten Eier auf dem blĂŒhenden Sommerflieder. Falter der dritten Generation, die im Herbst auf eine starke BlattverbrĂ€unung der Wirtspflanze A. hippocastanum durch MinierfraĂ treffen und dort keine grĂŒnen Blattbereiche mehr finden, suchen auf anderen Wirtspflanzen einen geeigneten Eiablageplatz. Dabei können BlĂŒtenduftstoffkomponenten die Oviposition der Motten beeinflussen
Control of the electromagnetic environment of a quantum emitter by shaping the vacuum field in a coupled-cavity system
We propose a scheme for the ultrafast control of the emitter-field coupling
rate in cavity quantum electrodynamics. This is achieved by the control of the
vacuum field seen by the emitter through a modulation of the optical modes in a
coupled-cavity structure. The scheme allows the on/off switching of the
coupling rate without perturbing the emitter and without introducing frequency
chirps on the emitted photons. It can be used to control the shape of
single-photon pulses for high-fidelity quantum state transfer, to control Rabi
oscillations and as a gain-modulation method in lasers. We discuss two possible
experimental implementations based on photonic crystal cavities and on
microwave circuits.Comment: 5 pages, 3 figure
RailSiTeÂź (Rail Simulation and Testing)
RailSiTeÂź (Rail Simulation and Testing) is DLRâs rail simulation and testing laboratory (see Figure 1). It is the implementation of a fully modular concept for the simulation of on-board and trackside control and safety technology. The RailSiTeÂź laboratory additionally comprises the RailSET (Railway Simulation Environment for Train Drivers and Operators) human-factors laboratory, a realistic environment containing a realistic train mockup including 3D simulation
Dynamically controlling the emission of single excitons in photonic crystal cavities
Single excitons in semiconductor microcavities represent a solid-state and
scalable platform for cavity quantum electrodynamics (c-QED), potentially
enabling an interface between flying (photon) and static (exciton) quantum bits
in future quantum networks. While both single-photon emission and the strong
coupling regime have been demonstrated, further progress has been hampered by
the inability to control the coherent evolution of the c-QED system in real
time, as needed to produce and harness charge-photon entanglement. Here, using
the ultrafast electrical tuning of the exciton energy in a photonic crystal
(PhC) diode, we demonstrate the dynamic control of the coupling of a single
exciton to a PhC cavity mode on a sub-ns timescale, faster than the natural
lifetime of the exciton, for the first time. This opens the way to the control
of single-photon waveforms, as needed for quantum interfaces, and to the
real-time control of solid-state c-QED systems.Comment: 8 pages, 4 figure
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