Dynamic nuclear spin polarization in self-assembled quantum dots under zero magnetic field
研究了In $_{0.75}$ Al $_{0.25}$ As/Al $_{0.3}$ Ga $_{0.7}$ As量子点的零场动态核自旋极化。即使在没有任何外部磁场的情况下，由圆偏振光激发的正三电子也产生了高达$\sim$ 0.8 T的Overhauser场.从光致发光谱的激发功率和圆偏振度的依赖关系，揭示了在零外磁场下，光致发光谱的光致发光谱中，光致此外，我们还发现核的去极化率随纵向磁场的增大而减小，这似乎是由于核自旋的四极相互作用的影响所引起的。此外，描述耦合的电子-核自旋系统的动力学的关键参数，电子g因子和Overhauser场的波动，在一个典型的单InAlAs量子点进行了评估。
2017-03-17 cond-mat.mes-hall
Nuclear spin dynamics and Zeno effect in quantum dots and defect centers
我们分析了由于超精细相互作用（核磁共振中的“J耦合”）而导致核自旋之间电子介导耦合的量子点和具有束缚电子的缺陷中心的核自旋动力学。我们的分析表明，由原子核产生的Overhauser场在电子的位置具有短时间动力学的时间平方的初始核自旋状态没有横向相干。二次短时行为允许通过一系列投影测量（量子芝诺效应）延长Overhauser场的寿命。我们分析了实现这种效果对测量重复率和测量精度的要求。此外，我们计算了有效电子塞曼分裂大于超精细耦合强度的Overhauser场的长时间行为，并发现，无论是在戴森级数展开和广义主方程方法，对于具有足够平滑极化的核自旋系统，电子-仅介导的相互作用仅导致奥弗豪泽场的部分衰减，衰减量为与电子相互作用的核自旋的倒数。
2008-02-18 cond-mat.mes-hall
Efficient adaptive Bayesian estimation of a slowly fluctuating Overhauser field gradient
针对III-V族半导体量子点中Overhauser场梯度引起的退相干问题，提出两种自适应贝叶斯估计方案，通过自由感应衰减实验实时估计梯度大小，显著提高精度并分析退相干与漂移影响。
2024-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fidelity of optically induced single-spin rotations in semiconductor quantum dots in the presence of nuclear spins
我们研究了核自旋对半导体量子点中单电子自旋光致旋转的影响。我们考虑了电子自旋态之间的拉曼型光学跃迁，并考虑了Overhauser场的附加效应。我们用微扰理论在奥弗豪泽场中解析地计算了核自旋存在下绕特征轴转动的平均量子数，直到二阶。此外，我们计算的保真度使用数值平均的核场分布，包括任意阶的超精细相互作用。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall
Nonlinear dynamics of quantum dot nuclear spins
我们报道了量子点核自旋极化对外加磁场的非线性依赖关系。圆偏振辐射的共振吸收和发射泵浦了驻留的量子点电子自旋，这反过来又导致由于超精细相互作用而导致的核自旋极化。我们观察到，由此产生的Overhauser场表现出滞后作为外部磁场的函数。这种滞后是奥弗豪瑟场对核自旋冷却速率反馈的结果。描述耦合的核和电子自旋动力学的半经典模型成功地解释了所观察到的滞后现象，但留下了开放的问题，低场行为的核自旋极化。
2006-09-12 cond-mat.mes-hall
Full coherent control of nuclear spins in an optically pumped single quantum dot
半导体量子点（QD）内的高度极化的核自旋诱导作用于电子自旋的高达几特斯拉或作用于空穴自旋的高达几百mT的有效磁场（Overhauser）。最近，这已被认为是一个资源的内在控制的量子点为基础的自旋量子位。然而，只能使用静态的长寿命Overhauser字段。在这里，我们演示了快速重定向微秒的时间尺度上的Overhauser场的顺序为0.5 T经历的单电子自旋在光泵GaAs量子点。这是通过短射频（rf）脉冲序列对10^3-10^4个光学极化核自旋的系综进行完全相干控制而实现的。这些结果开辟了一条道路，一类新的实验使用射频技术，以实现量子点中的高度相关的核自旋，如绝热退磁的旋转框架，导致亚微米K核自旋温度，快速绝热通道，和自旋压缩。
2011-02-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamic nuclear polarization in InGaAs/GaAs and GaAs/AlGaAs quantum dots under non-resonant ultra-low power optical excitation
实验研究了InGaAs/GaAs和GaAs/AlGaAs两种中性半导体量子点的动态核自旋极化与非共振光激发功率的关系。我们表明，最近在InP/GaInP量子点中报道的通过光学禁戒（“暗”）激子态的二级复合的核自旋泵浦机制[Phys.Rev.B83，125318（2011）]与本工作中考虑的材料系统相关。在InGaAs/GaAs点中，这种核自旋极化机制特别明显，导致在光激发功率比使基态激子饱和所需的功率小~1000倍时实现的Overhauser位移高达~80微eV。在界面GaAs/AlGaAs点中在低功率光泵浦下观察到的Overhauser位移通常较小（高达~40微eV）。此外，在GaAs/AlGaAs中，我们观察到点到点的变化，甚至符号反转的Overhauser位移，这是由于暗-亮激子混合起源于电子-空穴交换相互作用的对称性降低的点。在超低功率光抽运下的核自旋极化度与共振光抽运或高功率圆偏振光的隙上抽运等技术所获得的结果相当。通过“暗"激子的二阶复合的动态核极化可能成为单量子点应用中的有用工具，其中需要操纵核自旋环境或电子自旋。
2013-06-03 cond-mat.mes-hall
Narrowing of the Overhauser field distribution by feedback-enhanced dynamic nuclear polarization
在许多电子自旋量子比特系统中，相干控制受到主体材料的波动核自旋浴的损害。以前的实验已经表明，动态核极化与反馈显着延长非均匀退相时间$T_2^*$通过缩小核欧弗豪泽场波动的分布。我们提出了一个模型，可实现的缩小的Overhauser场的泵浦速率和噪声幅度，并找到合理的协议与实验数据。结果表明，以往的量子点实验受到泵浦机制泵浦速率的限制。在这里，我们提出了一个替代的反馈方案，使用电子偶极自旋共振。顺序地施加频率与期望拉莫尔频率稍微失谐的两个交流电场导致具有稳定固定点的泵浦曲线。我们的模型预测，$T_2^*$值的数量级微秒可以实现。
2015-03-24 cond-mat.mes-hall
Increased coherence time in narrowed bath states in quantum dots
研究了核欧弗豪泽场分布窄化对量子点中中心电子自旋退相干的影响。我们用中心自旋模型来描述量子点中的自旋动力学。我们使用解析解的均匀耦合和时间依赖的密度矩阵重整化群（tDMRG）的非均匀耦合。利用这些工具，我们计算了有或没有外部磁场作用于中心自旋的核自旋大浴的中心自旋的动力学。我们研究的重点是初始混合物的影响与狭窄的分布的Overhauser场和施加的磁场的退相干的中心自旋。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Inhomogeneous Nuclear Spin Flips
讨论了双量子点中电子态与核自旋池之间的反馈机制。我们分析了两个泵送周期，这种反馈提供了一个力的两个点的Overhauser字段要么平衡或发散。这些效应中哪一个是有利的取决于材料的g因子和Overhauser耦合常数A。该效应的强度随A/V_x（其中V_x为交换矩阵元）的增大而增大，也随外磁场B_{ext}的减小而增大。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Relaxation and Readout Visibility of a Singlet-Triplet Qubit in an Overhauser Field Gradient
利用GaAs双量子点中的单激发电荷探测，研究了单电子动态核极化（DNP）后双电子单重态-三重态量子比特的自旋弛豫时间T1和读出可见度.对于高达2 T的磁场，在所有情况下发现DNP周期增加Overhauser场梯度，这又降低T_1，从而降低读出可见度。这种效应以前归因于在类似的DNP循环下对单线态-三线态退相的抑制。一个描述单重态-三重态混合后弛豫的模型与实验结果吻合得很好。研究了脉冲宽度对能见度的影响。
2011-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
We formulate the multi-band kp theory of hyperfine interactions for semiconductor nanostructures in the envelope function approximation. We apply this theoretical description to the fluctuations of the longitudinal and transverse Overhauser field experienced by a hole for a range of InGaAs quantum dots of various compositions and geometries. We find that for a wide range of values of $d$-shell admixture to atomic states forming the top of the valence band, the transverse Overhauser field caused by this admixture is of the same order of magnitude as the longitudinal one, and band mixing adds on…
2019-08-01 cond-mat.mes-hall
Spin noise in a quantum dot ensemble: from a quantum mechanical to a semi-classical description
自旋噪声谱是揭示量子点中自旋退相过程微观本质的一种很有前途的技术。我们比较了两种互补方法计算的单电荷量子点系综中的自旋噪声。Chebyshev多项式展开技术（CET）解释了核自旋池的全部量子力学涨落，半经典方法（SCA）基于对所有不同静态Overhauser场配置上的电子自旋动力学进行平均。我们观察到一个显着的协议，这两种方法在频谱的高频部分，而低频部分是由长时间波动的Overhauser字段。我们发现小的差异取决于超精细耦合的分布的光谱。在足够强的磁场中，用两种互补的方法计算了原子核动力学猝灭时的自旋噪声谱，结果完全一致。
2014-03-14 cond-mat.mes-hall
Theory of polarized photoluminescence of indirect band gap excitons in type-I quantum dots
该研究针对弱交换作用、长寿命的间接激子量子点，理论分析超精细作用、奥弗豪泽场涨落等对激子精细结构的影响，发现其共振光致发光偏振随外磁场的变化规律异于传统量子点。
2023-08-29 cond-mat.mes-hall
Hyperfine coupling of hole and nuclear spins in symmetric GaAs quantum dots
在自组装的III-V族半导体量子点中，价空穴具有比传导电子更长的自旋相干时间，这是由于它们与核自旋浴波动的耦合较弱。延长空穴自旋稳定性依赖于更好地理解空穴与核自旋超精细耦合，我们在对称的（111）GaAs/AlGaAs液滴点中在实验和理论上都解决了这一问题。在沿生长轴施加的磁场中，我们通过带正电荷的trion X $^+$ Zeeman和Overhauser分裂产生了很强的核自旋极化。四个清晰分辨的光致发光线的观察-（111）纳米系统的独特属性-使我们能够分别测量电子和空穴对Overhauser位移的贡献。发现空穴的超精细相互作用比电子弱约5倍。我们的理论表明，这个比例不仅取决于固有的材料特性，而且还取决于点的形状和载流子通过重空穴混合，工程的机会，通过调整点的大小和形状的空穴核自旋相互作用的限制。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall
Dynamical nuclear spin polarization and the Zamboni effect in gated double quantum dots
研究了门控双点系统中的动态核极化方案。我们证明，一个小的偏振（$\sim 0.5%$）是足够的，以提高两个数量级的单重态衰减时间。这种增强归因于两个点中的核库之间的平衡过程，伴随着由电子-核自旋超精细相互作用介导的Overhauser场的波动减少。
2007-04-06 cond-mat.mes-hall
We investigate experimentally and theoretically the temporal evolution of the spin of the conduction band electron and that of the valence band heavy hole, both confined in the same semiconductor quantum dot. In particular, the coherence of the spin purity in the limit of a weak externally applied magnetic field, comparable in strength to the Overhauser field due to fluctuations in the surrounding nuclei spins. We use an all-optical pulse technique to measure the spin evolution as a function of time after its initialization. We show for the first time that the spin purity performs complex temp…
2021-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant Cooling of Nuclear Spins in Quantum Dots
我们建议在双量子点中使用自旋封锁机制来减少核自旋极化波动，类似于光学多普勒冷却。奥佛豪泽位移使电子能级进入和脱离共振，产生反馈来抑制波动。耦合到无序的核自旋背景是在这样的系统中的电子自旋测量中的噪声和失相的主要来源。估计数表明，波动减少10倍以上是可能的。
2007-05-15 cond-mat.mes-hall
Optical pumping of quantum dot nuclear spins
分析了一种在单个量子点中测量核自旋的全光学方案。与随机取向的核自旋的超精细相互作用提出了量子点中电子自旋相干性的基本限制;通过冷却核自旋，这种退相干机制可以被抑制。该方案的灵感来自于原子物理学的激光冷却方法，并在零维结构中实现了“受控的Overhauser效应”。
2003-03-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hanle effect in (In,Ga)As quantum dots: Role of nuclear spin fluctuations
研究了（In，Ga）As量子点中核自旋涨落在电子对核自旋动态极化中的作用.研究了横向磁场中圆偏振光抽运（Hanle效应）光致发光的偏振特性。利用平行于光轴的弱附加磁场来控制核自旋冷却的效率和核自旋温度的符号。汉勒曲线的形状随着控制场的变化而发生了很大的变化，正如之前在体半导体和量子阱中所观察到的那样。然而，在平均核磁场（Overhauser场）作用下的标准核自旋冷却理论，在一定的控制场范围内，不能描述实验上的Hanle曲线。这个争议是解决考虑到由于有限数量的原子核的量子点的核自旋波动。我们提出了一个模型，描述了在核自旋涨落的随机Overhauser场中，电子自旋经历快速矢量旋进对核自旋系统的冷却。该模型使我们能够准确地描述测量的汉勒曲线，并确定所研究的量子点的电子-核自旋系统的参数。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall
Preparation of Non-equilibrium Nuclear Spin States in Double Quantum Dots
从理论上研究了GaAs双电子量子点中晶格核自旋的动态极化。在我们以前的工作[物理。104，226807（2010）]我们确定了长期动力学的三种机制，包括跨点的Overhauser场的大差异的建立、与所谓的“暗态”的形成相关联的核极化过程的饱和以及差异场的消除。特别地，当点是不同大小时，我们发现，在较小的点中，Overhauser场变得更大。在这里，我们提出了一个详细的理论分析这些问题，包括一个模型的极化动力学和一个新的数值方法，有效地模拟半经典中心自旋问题的发展。当考虑核自旋噪声时，结果与我们先前的工作一致，表明大差场和暗态是稳定的组态，而消除差场是不稳定的;然而，在没有噪声的情况下，我们发现所有三个稳态都取决于参数。这些结果与双量子点中的动态核极化实验符合得很好。
2014-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Role of hyperfine interaction for cavity-mediated coupling between spin qubits
我们考虑两个量子比特通过光学腔相互作用，其中每个量子比特由限制在量子点中的单个电子自旋表示。众所周知，III-V族半导体量子点中的电子自旋受到由于与核自旋的超精细相互作用而引起的退相干的影响。在这里，我们表明两个量子比特之间的相互作用也受到Overhauser场的影响。从非极化核系综出发，研究了两量子比特门的量子数与Overhauser场的依赖关系。我们包括超精细相互作用微扰到二阶在我们的分析结果，并以任意精度数值。
2012-04-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Nonequilibrium nuclear-electron spin dynamics in semiconductor quantum dots
我们研究了带电量子点中的自旋动力学，在这种情况下，驻留电子仅耦合到大约200个核自旋，并且由Overhauser场引起的电子自旋分裂不超过显着的光谱展宽。一个动态的核极化的形成，以及随后的衰减的偶极-偶极相互作用是直接解决的时间。由于不受固有非线性的限制，即使在高温下也能实现几乎完全的核极化。这些数据表明了核极化的非平衡模式，明显不同于体半导体的自旋温度概念
2007-06-19 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction dominated dynamics of nuclear spins in self-assembled quantum dots
我们测量了自组装量子点在5特斯拉的磁场中的核自旋动力学，并确定了两种不同的机制负责的Overhauser场的衰减。我们属性的温度无关的衰变持续约100秒的点内扩散引起的超精细介导的间接核自旋相互作用。此外，我们观察到一个门电压和温度依赖的衰变源于共隧穿介导的核自旋翻转过程。通过调整栅电压和降低电子温度到~200毫开尔文，我们将相应的衰减时间延长到~30小时。我们的测量结果表明，利用单个自组装量子点探索中心自旋模型的量子动力学的可能性。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall
Decoherence of coupled electron spins via nuclear spin dynamics in quantum dots
在双量子点中，两个电子自旋之间的交换相互作用重整化了核自旋池中成对翻转的激发能，这反过来又修改了非马尔可夫池动力学。由于能量重整化随量子点之间的Overhauser场失配而变化，因此由浴动力学产生的电子单重态-三重态退相干依赖于从系综中对核自旋态的采样，导致从单样本动力学中的指数退相干转变为系综平均下的幂律衰减。相反，对于不同的核自旋组态选择，一个点中单个电子自旋的退相干基本上是相同的。
2007-07-17 cond-mat.mes-hall
Polarization correlated photons from a positively charged quantum dot
极化互相关光谱在一个量子点与一个单一的孔充电显示具有共同的圆偏振光子的顺序发射。这种效应在没有磁场的情况下是可见的，但是随着沿着量化轴的场的增加而变得更加明显。我们解释的数据中的电子退相在X+状态所造成的Overhauser领域的原子核的点。我们预言，通过腔QED加速辐射速率，可以增加关联时间尺度。
2015-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear spin polarization in a single quantum dot pumped by two laser beams
本文从理论上研究了双激光泵浦下自组装量子点中的动态核自旋极化。在假设空穴自旋与核自旋之间存在非共线相互作用导致核自旋极化的情况下，我们发现，弱核自旋极化和强核自旋极化都可能出现，这取决于激光的强度和中心频率。对于弱的核自旋极化，我们用微扰方法证明了核自旋Overhauser场的分布可能变得明显变窄。利用蒙特卡罗模拟对单个量子点进行模拟，发现适当的光泵浦也可以产生强的核自旋极化。
2013-06-06 cond-mat.mes-hall
Large nuclear spin polarization in gate-defined quantum dots using a single-domain nanomagnet
电子-核（超精细）相互作用是固态系统中自旋量子比特的核心。它可以是一个严重的退相干源，但也允许动态访问核自旋态。我们研究了一个双量子点暴露在芯片上的单畴纳米磁体，并表明其不均匀的磁场至关重要地修改复杂的核自旋动力学，使Overhauser场往往补偿外部磁场。这对极化核自旋系综是有益的。我们达到了~ 50%的核自旋极化，无与伦比的横向点，并解释我们的操纵技术，使用一个全面的速率方程模型。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall
Optically monitored nuclear spin dynamics in individual GaAs quantum dots grown by droplet epitaxy
我们报告的光学取向实验中的个人，应变自由GaAs量子点在AlGaAs液滴外延生长。圆偏振光激发产生强圆偏振的光致发光在4K。将自旋极化电子光学注入到点中引起动态核极化，其显著改变激子塞曼分裂（Overhauser移位）。我们表明，所产生的核极化是可接受的，并提出了一个直接测量的建立时间的核极化在一个单一的GaAs点在一秒的顺序。
2008-10-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamic Nuclear Polarization in Double Quantum Dots
从理论上研究了GaAs双电子量子点中晶格核自旋的受控动态极化。三个制度的长期动力学，包括建立一个很大的差异在Overhauser领域的点，饱和的核极化过程与形成所谓的“暗态”，和消除的差异领域。我们发现，在不平等的点的情况下，建立的差场一般伴随着核极化过程，而几乎相同的点，建立的差场竞争与极化饱和在黑暗状态。差场的消除一般不对应于偏振过程的稳定稳态。
2010-06-06 cond-mat.mes-hall
Observation of heavy-hole hyperfine interaction in quantum dots
我们测量了单个自组装量子点中重空穴与核自旋超精细相互作用的强度和符号。我们的实验利用量子点共振锁定到入射激光频率来产生核自旋极化。通过使用共振荧光监测由电子或激子塞曼能量分裂的光学跃迁相对于锁定跃迁的Overhauser位移，我们发现在两个QD中重空穴和电子超精细相互作用的比率为-0.09 +/-0.02。由于超精细相互作用构成了自旋量子比特的主要退相干源，我们希望我们的结果对于在固态量子信息处理中使用重空穴自旋的努力是重要的。我们开发的新型光谱技术也为量子点中核自旋介导的锁定机制带来了新的见解。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
A strong, far-detuned laser can shift the energy levels of an optically active quantum system via the AC Stark effect. We demonstrate that the polarization of the laser results in a spin-selective modification to the energy structure of a charged quantum dot, shifting one spin manifold but not the other. An additional shift occurs due to the Overhauser field of the nuclear spins, which are pumped into a partially polarized state. This mechanism offers a potentially rapid, reversible, and coherent control of the energy structure and polarization selection rules of a charged quantum dot.
2018-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Knight Field Enabled Nuclear Spin Polarization in Single Quantum Dots
通过对单电子或空穴带电量子点的共振圆极化光激发，我们证明了在没有外加磁场的情况下，原子核的动态自旋极化。电子自旋的光泵浦诱导了一个有效的非均匀磁场（Knight），该磁场决定了核自旋可以偏转的方向，并通过抑制由核偶极-偶极相互作用诱导的去极化来实现核自旋冷却。我们的观察表明，自旋极化的一个新的机制，其中自旋交换与电子库起着至关重要的作用。这些实验构成了对奥弗豪泽场进行量子测量的第一步。
2005-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear Spin Dynamics in Double Quantum Dots: Fixed Points, Transients, and Intermittency
通过自旋阻塞量子点的传输提供了一种用于电控制和检测主体材料中的核自旋动力学的手段。虽然近年来这类实验越来越受欢迎，但从核自旋动力学的角度解释其结果仍然具有挑战性。在这里，我们指出了一个基本的过程中，核自旋动力学可以由电子散粒噪声驱动;快速电流波动产生慢得多的核极化动力学，这反过来又影响电子动力学通过Overhauser场。由此产生的极其缓慢的间歇性电流波动解释了先前未被理解的各种观察到的现象。
2011-08-10 cond-mat.mes-hall
Effects of Coulomb interactions on the splitting of luminescence lines
本文研究了在相对弱的约束条件和高功率共振激发下，量子点中右旋和左旋圆偏振发光线的分裂。当点中填充有偶数个电子-空穴对（双激子和更高的激发）时，分裂基本上测量塞曼能量。然而，在奇数对的情况下，我们有，除了塞曼和Overhauser位移，来自库仑相互作用的分裂的贡献。这种贡献是几个meV的数量级，并显示出独特的签名，壳填充在量子点。
2004-10-15 cond-mat.mes-hall
The Nuclear Spin Nanomagnet
在单个量子点中，被调谐到略低于带负电的激子（trion）的光学跃迁的线性偏振光导致接近100%水平的自发核自旋极化（自极化）。自旋极化核的有效磁场使光学跃迁能与光子能共振。共振增强的Overhauser效应使原子核自极化的稳定性得以维持，即使在量子点电子没有自旋极化的情况下，光学选择的单个量子点也表现为一个具有铁磁有序核自旋的微小磁体--原子核自旋纳米磁体。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall
Bistability of the Nuclear Polarisation created through optical pumping in InGaAs Quantum Dots
我们表明，在单个InGaAs量子点中的电子自旋的光泵浦导致强的核极化，我们通过0和4T之间的磁光致发光实验中的Overhauser位移（OHS）测量。我们发现一个强烈的非单调依赖的OHS上施加的磁场，与中间磁场的最大核极化40%。我们观察到，OHS是更大的反平行于外场的核场比在平行配置。发现了OHS对光注入电子自旋极化依赖的双稳性，并利用一个基于简单微扰方法的模型定性地解释了我们的所有发现。
2006-10-13 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interactions in silicon quantum dots
本文对Si中传导电子的超精细参数进行了全电子计算，结果表明：（i）所有参数都与$^{29}$ Si位的自旋密度成线性关系，（ii）各向同性项比各向异性项大30倍以上，（iii）Si核处的传导电子电荷密度与实验结果一致，（iv）Si核处的传导电子电荷密度与实验结果一致。（iv）天然Si量子点（QD）中的Overhauser场比GaAs QD中的小两个数量级。这增强了Si在保持自旋相干性方面的出色性能，并为自旋电子学应用提供了可靠的定量信息。
2011-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Self-sustaining dynamical nuclear polarization oscillations in quantum dots
对自旋阻塞的双量子点的早期实验揭示了在存在静态（dc）源极-漏极偏置的情况下令人惊讶的鲁棒的大幅度电流振荡[参见例如K.奥诺，S. Tarucha，Phys. Rev. Lett. 92，256803（2004）]。实验证据有力地表明，动态核极化起着核心作用，但其机制仍然是一个谜。在这里，我们介绍了一个最小的，虽然现实的耦合电子和核自旋动力学模型，支持强大的自持振荡。我们的机制依赖于一个核自旋模拟的隧穿磁阻现象（自旋相关的隧穿率在一个不均匀的Overhauser场的存在下）和核自旋扩散，这支配核极化的空间分布的动力学。在实验中观察到的极长的振荡周期（高达数百秒），以及垂直和横向量子点结构之间的现象学差异，自然解释了所提出的框架。
2012-09-13 cond-mat.mes-hall
Non-local nuclear spin quieting in quantum dot molecules: Optically-induced extended two-electron spin coherence time
我们证明了所有四个双电子自旋基态的InAs量子点分子（QDM）通过非本地抑制两个组成量子点（QD）的核自旋波动之间的相干性的扩展，而光学寻址只有上量子点跃迁。通过暗态光谱揭示了量子点之间的交换相互作用介导的核自旋锁定导致的长相干时间。线形分析提供了第一次测量的平静的奥弗豪泽场分布与减少核自旋波动。
2015-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
A successful and promising device for the physical implementation of electron spin-valley based qubits is the Transition Metal Dichalcogenide monolayer (TMD-ML) semiconductor quantum dot. The electron spin in TMD-ML semiconductor quantum dots can be isolated and controlled with high accuracy, but it still suffers from decoherence due to the unavoidable coupling with the surrounding environment, such as nuclear spin environments. A common tool to investigate systems like the one considered in this work is the density matrix formalism by presenting an exact master equation for a central spin (sp…
2021-11-23 cond-mat.mes-hall
Confluence of resonant laser excitation and bi-directional quantum dot nuclear spin polarization
共振激光散射和光子相关测量已经确定了量子点的原子性质。在这里，我们提出的测量，挑战这种识别的实验参数范围很广：我们在超过1特斯拉的磁场中测量的吸收线形表明，核自旋的数量，确保锁定的量子点共振的入射激光频率。与早期的实验相反，这种核自旋极化是双向的，允许电子+核自旋系统在量子点共振的两侧动态地跟踪激光频率的变化。我们的测量结果表明，激光激发和核自旋极化的汇合抑制了共振吸收信号的波动。主方程分析表明核Overhauser场方差变窄，指向量子信息处理中的潜在应用。
2009-04-30 cond-mat.mes-hall
Steady-State Entanglement in the Nuclear Spin Dynamics of a Double Quantum Dot
提出了一种在电定义的双量子点中确定性地产生两核自旋系综之间的稳态纠缠的方案。由于与电子自由度的集体耦合中的量子干涉，核系统被主动驱动到双模压缩类目标态。纠缠的积累是伴随着一个自极化的核自旋向大奥弗豪泽场梯度。此外，电子和核动力学之间的反馈导致多稳定性和临界性的稳态解。
2013-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
We investigate the electron and hole spin relaxation in an ensemble of self-assembled InAs/In$_{0.53}$Al$_{0.24}$Ga$_{0.23}$As/InP quantum dots with emission wavelengths around $1.5$~$μ$m by pump-probe Faraday rotation spectroscopy. Electron spin dephasing due to the randomly oriented nuclear Overhauser fields is observed. At low temperatures we find a sub-microsecond longitudinal electron spin relaxation time $T_1$ which unexpectedly strongly depends on temperature. At high temperatures the electron spin relaxation time is limited by optical phonon scattering through spin-orbit interaction de…
2018-12-29 cond-mat.mes-hall
Multitudes of Stable States in a Periodically Driven Electron-Nuclear Spin System in a Quantum Dot
周期性调制的圆偏振光的频率接近电子自旋共振频率诱导的单电子自旋取向的急剧变化。超精细相互作用提供了反馈，从而将外部和欧弗豪泽场中的电子自旋的进动频率固定在调制频率附近。核极化是双向的，电子-核自旋系统（ENSS）具有少数稳定态。双色和锁模激发也存在类似的锁频效应。然而，锁模激光脉冲激发使量子点中的ENSS产生了大量的稳定态。在这些状态下，电子自旋的所得进动频率相差调制频率的倍数。在这种情况下，ENSS代表了一个数字频率转换器，具有一百多个稳定的通道。
2011-03-21 cond-mat.mes-hall
Influence of Hyperfine Interaction on the Entanglement of Photons Generated by Biexciton Recombination
从理论上研究了双激子在量子点中级联复合产生的光的量子态，包括激子精细结构分裂（FSS）和电子-核自旋超精细相互作用.在理想情况下，发射的光子在偏振中纠缠，使得双激子复合过程成为量子通信和计算的不断发展的领域所必需的纠缠光子的候选源。量子点中激子态的相干性受到有限FSS和超精细相互作用的影响，超精细相互作用通过称为Overhauser场的有效磁场实现。我们调查的两个源的退相干的影响，并发现，虽然结合随机激子寿命的FSS是负责的纠缠的主要损失，这两个影响不能被最小化独立于彼此。此外，我们研究了通过部分极化核自旋和施加外部磁场来减少来自Overhauser场的退相干的可能性。我们发现纠缠的增加依赖于核自旋极化的程度以及方向。
2015-10-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics of entanglement of two electron spins interacting with nuclear spin baths in quantum dots
研究了两个量子点中两个电子自旋的纠缠动力学，其中每个电子都与其核自旋环境相互作用。针对非耦合量子点的情形，从两个量子比特的Bell态或Werner态出发，计算了由于与原子核的超精细相互作用而引起的纠缠衰减。我们主要关注磁场的制度，其中浴诱导的电子自旋翻转发挥作用，例如，它们的存在导致纠缠突然死亡在有限时间的外观初始化在贝尔状态的两个量子比特。对于这些领域的浴内偶极相互作用和空间不均匀性的超精细耦合的相干性（和纠缠）衰减的时间尺度上是无关紧要的，大多数的计算是使用均匀耦合近似精确的超精细哈密顿。我们提供了一个全面的概述在这个制度的纠缠衰减，考虑到量子位的自由演化，和回声协议，同时应用$π$脉冲的两个自旋。所有目前相关的实验浴状态被认为是：热状态，缩小状态（其特征在于减少不确定性的组件之一的Overhauser字段）的两个不相关的浴，和相关的缩小状态与一个明确定义的值的$z$组件的Overhauser字段interdot梯度。虽然我们主要使用的纠缠来量化的纠缠量在一个混合状态的两个电子自旋，我们也表明，他们的纠缠动力学可以重建从测量目前相关的实验纠缠证人，和保真度的量子隐形传态使用部分解纠缠状态作为资源。
2015-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise-induced collective quantum state preservation in spin qubit arrays
与核自旋（或Overhauser噪声）的超精细相互作用长期以来一直被视为单个量子点自旋量子比特中退相干的主要来源。在这里，我们表明，在一个耦合的多量子比特系统组成的少至四个自旋，与核自旋的相互作用可以有相反的效果，而不是保持集体量子态的系统。这种噪声诱导的状态保持可以使用当前的技术能力在线性自旋量子位阵列中实现。我们的建议不需要控制阵列中的Overhauser场;只需要对最近邻居之间的平均量子位间耦合进行实验控制，这很容易通过调整栅极电压来实现。我们的研究结果说明了环境的作用如何从有害转变为有益，从单量子比特到多量子比特的量子系统。
2016-02-20 cond-mat.mes-hall
Non-equilibrium nuclear spin distribution function in quantum dots subject to periodic pulses
单电荷半导体量子点中的电子自旋退相可以被周期性的激光脉冲部分抑制。我们提出了一个半经典的方法来描述电子自旋极化的退相干与核自旋的超精细相互作用以及光子吸收的概率性质。我们使用的稳态Floquet条件，解析推导出两个子类的共振条件很好地预测的峰值位置的一部分的Overhauser场分布，这是投影在外部磁场的方向。作为周期性脉冲的结果，非平衡分布发展为时间的函数。耦合动力学的数值模拟揭示了超精细耦合常数分布对下一个激光脉冲前电子自旋极化演化的影响。实验指标提供了两个子类的共振条件。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall
Spin noise of electrons and holes in (In,Ga)As quantum dots: experiment and theory
在探测激光的低强度极限下，在纵向或横向静磁场存在和不存在的情况下，用光学方法测量了电子和空穴掺杂的自组装量子点系综的自旋涨落.实验结果是由两个互补的方法基于半经典或量子力学的描述。这使我们能够表征超精细相互作用的电子和空穴自旋与周围浴的核的时间尺度上覆盖几个数量级。我们的结果表明：（i）由主晶格核自旋引起的电子自旋涨落在有效核Overhauser场附近的内旋进，（ii）电子和空穴自旋退相干的超长时间尺度，以及（iii）由于核自旋和载流子自旋的退耦，纵向磁场引起的自旋寿命的显著增加.
2016-01-14 cond-mat.mes-hall
Nuclear spin effects in singly negatively charged InP quantum dots
报道了单负电荷InP量子点中电子自旋极化的核自旋效应的实验研究。利用抽运-探测光致发光测量微秒量级的电子自旋弛豫，估算了超精细电子场中核自旋Larmor进动的时间周期$T_{N}$.我们发现在$T \approx 5$ K下，在消失的外部磁场下，$T_{N}$是$\sim 1$ $μ$ s。从时间积分测量的电子自旋极化作为一个功能的纵向施加磁场在$T \approx 5$ K，我们发现，欧弗豪泽场出现由于动态核极化与激发功率线性增加，虽然其幅度保持小于10 mT的最高激发功率（50 mW）在这些实验中使用。核自旋冻结涨落的有效磁场为15 mT，与激发功率无关。
2007-02-03 cond-mat.mes-hall
Electronic transport through a double quantum dot in the spin blockade regime: Theoretical models
我们分析了在自旋封锁机制下电子通过双量子点的输运。讨论了在双量子点中利用泡利不相容原理进行电流整流的实验。在速率方程的框架内，自洽地分析了超精细相互作用引起的电子和原子核自旋动力学及其相互作用。我们的结果表明，在自旋阻塞区实验观察到的电流泄漏，是由于自旋翻转过程引起的超精细相互作用通过Overhauser效应。我们也展示了平行于电流施加的磁场如何允许激发态参与电子电流并消除自旋阻塞。我们的模型还包括一个自洽的非弹性跃迁的描述，其中的能量交换通过与环境中的声学声子的相互作用。它解释了声子的自发发射，这导致电流特性中的附加特征。我们开发了一个微观模型来处理每个点中的超精细相互作用。利用这个模型，我们研究了动态核极化随外加电压的变化。
2007-08-22 cond-mat.mes-hall
Theory of electric dipole spin resonance in quantum dots: Mean field theory with Gaussian fluctuations and beyond
最近，三个独立的实验小组发现了量子点中单电子的电偶极自旋共振（EDSR）。值得注意的是，这些观测揭示了EDSR的三种不同机制：电子自旋与其动量的耦合（自旋轨道），与其位置的算子的耦合（非均匀塞曼耦合），以及与核自旋的超精细奥弗豪泽场的耦合。在本文中，我提出了一个统一的量子点中的这些共振的微观理论。一个平均场论，所有三种机制，并保留只有两个自旋极化子的基础上，证明适用于宏观描述的核极化的EDSR理论。在平均场论的框架下，揭示了这些机制固有的EDSR的时间依赖性的根本差异;它从拉比型振荡变化为近单调增长。该理论提供了一个常规的程序，以考虑更高的核自旋扰子，成为重要的更广泛的时间跨度，并可以改变EDSR的渐近行为。它还允许揭示电子自旋动力学对核自旋之间的有效耦合的影响。
2008-07-16 cond-mat.mes-hall
P-shell carriers assisted dynamic nuclear spin polarization in single quantum dots at zero external magnetic field
在量子点中重复注入自旋极化载流子导致核自旋的极化，这一过程称为动态核自旋极化（DNP）。在这里，我们报告的第一个观察p壳层载体辅助DNP在单个量子点在零外部磁场。通过使用量子点的单电荷激子态的Overhauser位移测量的核场继续增加，即使在s壳层中的载流子数量饱和之后。这也伴随着核自旋建立时间的突然增加，因为p壳层的发射超过了s壳层的发射。我们把观察到的p-壳层电子强烈地改变了量子点中的核自旋动力学，基于电子与核自旋系统之间耦合的速率方程模型的数值模拟结果支持了这一点。具有p壳层载体的DNP可以为进一步控制量子点中的核自旋极化程度开辟途径。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall
