Switching of electrical current by spin precession in the first Landau level of an inverted-gap semiconductor
我们展示了如何在一个倒带隙半导体（与电子和空穴的状态在导带和价带边缘互换）的量子霍尔效应可以用来注入，旋进，并沿一维路径检测电子自旋。将电子运动限制在一个空间维度上，确保了所有电子在平行磁场中经历相同量的进动，从而可以打开和关闭全部电流。作为一个例子，我们计算了碲化汞量子阱中的p-n界面的磁导，并展示了它如何可以用来测量由于体反转不对称性的自旋进动。
2009-10-27 cond-mat.mes-hall
Trion Valley Coherence in Monolayer Semiconductors
谷电子学的新兴领域旨在利用布洛赫带极值附近电子的谷赝自旋作为信息载体。最近的实验表明，在单层过渡金属二硫属化物（TMD）的激子谷相干性（电子-空穴对的叠加在相对的山谷）的光学产生和操纵提供了一个关键的一步，控制这个量子自由度。在TMD中的带电激子（trion）是一个有趣的替代中性激子控制谷赝自旋，因为它的自发复合寿命长，其强大的谷极化，和它的耦合到剩余的电子自旋。然而，由于在光谱上访问它的实验挑战，Trion谷相干性尚未被探索。在这项工作中，我们采用超快的二维相干光谱共振产生和检测的单层MoSe $_2$中的trion谷相干证明它持续了几百飞秒。我们的结论是，基本机制限制trion谷相干性是根本不同的那些适用于激子谷相干性。基于这些观察结果，我们提出了延长二维材料谷相干时间的可能策略。
2016-11-10 cond-mat.mes-hall
Coherence Length of Excitons in a Semiconductor Quantum Well
我们报告的第一个实验测定的相干长度的激子在半导体中使用的空间分辨光致发光与声子边带光谱相结合。测得ZnSe量子阱中激子的相干长度为300 ~ 400 nm，约为激子德布罗意波长的25 ~ 30倍。随着激子动能的增加，相干长度缓慢减小。测量的相干长度与仅考虑声学声子散射计算的相干长度之间的差异表明静态无序的重要影响。
2002-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Influence of Nuclear Quadrupole Moments on Electron Spin Coherence in Semiconductor Quantum Dots
从理论上研究了涨落Overhauser场对束缚在量子点中的电子自旋的影响。涨落是由于不同原子核之间通过核磁偶极耦合交换原子核角动量而产生的。我们专注于核电四极矩（QPM）的作用，这通常会导致在电场梯度的存在下，在核间自旋转移效率的降低。通过模拟电子自旋回波实验，研究了电子自旋相干时间的影响。我们发现，准相位调制引起的电子自旋相干时间的增加和四极移，其中不同的核有不同的能量转移的不均匀分布，导致更大的增加比均匀分布的电子相干时间。此外，核自旋系综的部分极化放大了不均匀四极位移的影响，导致电子相干时间的额外增加，并提供了一种替代实验上具有挑战性的建议全动态核自旋极化。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall
Many-body two-quantum coherences in semiconductor nanostructures
我们提出了实验相干二维傅里叶变换光谱的激子共振在半导体量子阱的脉冲序列，隔离两个量子相干性。通过测量光谱的实部，我们可以确定光谱由多体相互作用引起的两个量子相干性主导，而不是束缚的双激子。使用动力学控制截断进行的模拟与实验吻合良好。
2009-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Localized states in 2D semiconductors doped with magnetic impurities in quantizing magnetic field
根据Friedel-Anderson共振杂质散射理论，建立了强磁场量子化二维电子气中磁性杂质的理论。结果表明，这种散射的结果在外观的束缚朗道子带之间的零角动量的朗道态。共振散射是自旋选择性的，并且它导致朗道态的强自旋极化，以及杂质$d$能级的$g$因子和晶场分裂的显著磁场依赖性。
2001-12-26 cond-mat.mes-hall
Quantum Coherence in a One-Electron Semiconductor Charge Qubit
研究了由GaAs双量子点构成的半导体电荷量子比特中的量子相干性，在耗尽栅上施加电压脉冲驱动量子比特旋转，并利用量子点接触电荷探测器实现了非侵入状态读出.我们在电荷简并点测量到~7 ns的最大相干时间，其中量子比特能级分裂对栅极电压波动是一阶不敏感的。我们比较测量的相干时间作为一个函数的失谐与预测从1/f噪声模型。
2011-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Landau Theory Treatment of the Wurtzite-based Heterovalent Ternary Semiconductors
三元异价半导体晶体无序性的表征一直是对固态理论的挑战。在这里，朗道理论开发的纤锌矿基三元半导体ZnSnN 2。结果表明，两个几乎共稳定的相，与空间群Pmc 21和Pbn 21的对称性，推断重构相变是通过相的混合物的晶体结构无序的源。由两个相邻的反位缺陷组成的位交换缺陷被认为是相变的成核机制。基于空间群对称性的Pmc 21和Pbn 21相的朗道势是从ISOTROPY软件套件中的在线数据库构建的，并且该势与经历顺电-反铁电相变的系统是一致的。据推测，低温，Pbn 21相是反铁电的c轴基面内。从朗道势导出的电极化率在反铁电行为的内尔温度下表现出奇异性。这些结果为研究广泛的异价三元半导体中的无序提供了信息，包括那些基于锌结构的半导体，并为三元半导体在新技术空间中的应用打开了大门。
2019-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley-spin polarized Landau levels in a monolayer semiconductor
过渡金属双硫族化合物（TMD）中的电子同时具有谷自由度和自旋自由度。这些内部量子自由度为探索新的物理现象以及电子学和光子学应用提供了理想的实验室。谷和自旋相关的光学和电学性质，起源于Berry曲率效应，最近已被证明。这样的Berry曲率效应，连同强的自旋-轨道相互作用，可以在垂直磁场下进一步产生非常规的朗道能级（LL），其支持量子霍尔机制中的谷和自旋极化手征边缘态。然而，独特的LL结构尚未在TMD中得到证实。在这里，我们报告的观察充分谷和自旋极化的LL在高品质的WSe 2单层实现使用范德华异质结器件平台。手持分辨光学反射光谱已被应用于探测在个别山谷间LL过渡。当地办事处的结构已经建成。还观察到由强库仑相互作用驱动的掺杂诱导的质量重整化。我们的结果为研究非常规LL物理和单层TMD中的量子霍尔效应打开了大门。
2017-02-18 cond-mat.mes-hall
Optical manipulation of valley coherence via Landau level transitions in black phosphorus and WTe2 monolayers
School of Science, Tianjin University of Commerce（天津商业大学理学院）；Hunan Provincial Key Laboratory of Intelligent Sensors and Advanced Sensor Materials, School of Physics and Electronics Science, Hunan University of Science and Technology（湖南科技大学物理与电子科学学院）
本文通过黑磷和WTe2单层的Landau能级跃迁操控谷相干性，显著增强谷量子干涉并展现独特的光谱特征。
2026-03-09 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic imprinting of spin polarization in a semiconductor
本文提出了一种在n-杂质半导体中与铁磁体形成结的电子自旋相干性和布居的印记理论。非平衡半导体电子在界面处的反射提供了操纵自旋极化矢量的机制。在非极化激发的情况下，这种弹道效应在半导体中产生自发的电子自旋相干性和核极化，正如最近通过时间分辨法拉第旋转实验所观察到的那样。我们调查的肖特基势垒高度和掺杂浓度的半导体自旋反射的依赖关系，并建议可能的设备应用程序的控制机制。
2002-03-13 cond-mat.mes-hall
Fermion condensation around a Coulomb impurity in a Weyl semimetal and in a narrow band gap semiconductor as manifestations of the Landau zero-charge problem
一个库仑杂质放在一个未掺杂的外尔半金属自发地包围着自己的凝聚外尔费米子云。我们发现，该系统的基态表现出实验上可达到的朗道零电荷效应：费米子凝聚完全屏蔽了杂质电荷。在窄的带隙中，这种效应表现在高电荷复合中心的可观察电荷的几乎普遍性。
2012-10-05 cond-mat.mes-hall hep-th
Interplay of charge and spin coherence in Landau-Zener-Stückelberg-Majorana interferometry
我们研究了双电子双量子点中的朗道-齐纳动力学，其中自旋态可以与电荷态相关，并且能级速度可以以依赖于时间的方式调节。我们表明，正确的解释实验数据是唯一可能的有限时间效应时，考虑到。此外，我们的形式主义允许在声子介导的超精细弛豫和电荷噪声诱导的退相的存在下的部分绝热动力学的研究。我们的研究结果表明，电荷噪声严重影响朗道-齐纳-Stückelberg-Majorana干涉条纹的可见度。这表明电荷相干性必须与自旋相干性同等对待。
2013-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum coherence versus quantum discord in two coupled semiconductor double-dot molecules via a transmission line resonator
研究了两个相隔一定距离并通过传输线谐振器间接耦合的半导体双点分子中的量子相干性和量子关联的动力学性质。主导耗散过程被认为是。数值结果显示了纠缠的突然死亡和量子不和谐对突然死亡的鲁棒性。此外，结果表明，在我们的模型中的退相过程可以导致复苏和衰减的相干性和不协调的纠缠的情况下，某些初始状态。通过观察不同初始状态下相干与不和谐的动力学，我们发现相干与不和谐的异同不仅与不和谐对测量集优化的依赖性有关，更重要的是与所采用的相干测度所捕获的单个量子比特的相干性有关。
2011-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Landau Level Spectroscopy of Dirac Electrons in a Polar Semiconductor with Giant Rashba Spin Splitting
在平行于极轴的外加磁场（$B$）中，研究了具有大Rashba自旋分裂的BiTeI分子的光激发.朗道能级之间的跃迁序列，其能量与$\sqrt{B}$成比例，被观察到，是无质量狄拉克电子的特征。大的分离能量之间的LL使得它有可能检测到最强的回旋共振，即使在室温下，在中等领域。与二维狄拉克系统不同，直接观察到磁场诱导的电导率谱重排。
2013-10-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Landau Spin Hall Insulator
本文从理论上研究了在简谐标量静电势作用下具有强自旋轨道相互作用的单带半导体的二维拓扑电子态。自旋朗道能级所描述的电子状态是绝缘的体和主机的无带隙的边缘状态的存在下的时间反演对称性。这种拓扑态表现出量子化电导率和量子化自旋霍尔电导率的性质，量子化自旋霍尔电导率由自旋陈数$\mathbb{Z}$表征。量子化的两个电导率是强大的各种扰动下，如潜在的障碍，塞曼场，和自旋轨道散射。现有的半导体技术将实现本文中讨论的拓扑状态。
2013-09-24 cond-mat.mes-hall
Synchronous Spatial Oscillation of Electron- and Mn-Spin Polarizations in Dilute-Magnetic-Semiconductor Quantum Wells under Spin-Orbit Effective Magnetic Fields
在半导体中，自旋轨道有效磁场，即，Rashba和Dresselhaus场用于控制电子自旋极化。然而，这种操作破坏了电子-自旋相干性，并且自旋极化被限制在铁磁源极附近。在本文中，我们提出使用稀磁半导体来改善空间振荡电子自旋极化的相干性。在稀磁半导体中，源极附近的电子自旋极化通过s-d自旋翻转散射动态地诱导磁性杂质的局域自旋极化。这种杂质-自旋极化又改善了电子-自旋极化的相干性，并且这种改善的电子-自旋极化在邻近区域中更远地诱导杂质-自旋极化。由于这种正反馈，电子和杂质自旋极化的相干和同步空间振荡协同增长。对CdMnTe量子阱的数值计算表明了该机制的有效性。
2012-08-02 cond-mat.mes-hall
Edge-mode velocities and thermal coherence of quantum Hall interferometers
我们提出了全面的结果在量子霍尔液滴的边缘模式速度与现实的相互作用和限制在不同的填充分数。我们证明了电荷模速度大致与价朗道能级填充分数和相应朗道能级中的库仑能量成比例。当朗道能级填充率nu = 5/2时，玻色子电荷模速度和费米中性模速度的明显差异可以在非阿贝尔准粒子干涉的热拖尾中体现出来。我们估计的相干温度上的限制势强度，这可能是可调的实验，以提高非阿贝尔状态的依赖。
2009-12-01 cond-mat.mes-hall
Electron spin coherence in semiconductors: Considerations for a spin-based solid state quantum computer architecture
我们从理论上考虑了两种量子计算机体系结构中自旋的相干时间，其中量子位是与Si中或GaAs量子点中的P施主杂质结合的电子的自旋。我们表明，低温退相干是由自旋-自旋相互作用，通过光谱扩散和偶极触发机制。这些贡献导致1-100 $μ$ s计算的自旋相干时间的参数范围很广，远高于以前的估计的基础上$T_{2}^{*}$测量。
2003-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear State Preparation via Landau-Zener-Stueckelberg transitions in Double Quantum Dots
我们从理论上模拟了一种增加双量子点中双自旋量子比特相干时间的核子态制备方案。两个电子系统反复调整整个单重态-三重态的水平-反交叉与交替缓慢和快速扫描的外部偏置电压。利用Landau-Zener-Stueckelberg模型，我们发现除了一个小的核极化对电子自旋相干性的微弱影响外，慢扫描只是部分绝热的，导致弱的核自旋测量和核态窄化，从而破坏了电子自旋相干性.这解决了最近的一个实验[D. J. Reilly等人，Science 321，817（2008）.]。基于我们对弱测量的描述，我们模拟了一个每个点有n=200个核自旋的系统。在n中缩放指示对于较大的n的更强的影响。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Influcence of the nuclear electric quadrupolar interaction on the coherence time of hole- and electron-spins confined in semiconductor quantum dots
实时自旋动力学和自旋噪声谱计算的p和n-带电量子点内的各向异性中心自旋模型扩展额外的核电四极相互作用（QC）和增强的实验数据研究使用相同的激发条件。使用现实的估计分布的耦合常数，包括各向异性参数，我们表明，特征的长时间尺度是相同的顺序强烈决定的电子和空穴自旋的QC，即使自旋衰变的分析形式不同显着符合我们的测量。由于谱求和规则和不同的谱形状，电子自旋噪声谱的低频部分比空穴自旋噪声谱的低频部分小大约$1/3$。这是证实了我们的实验光谱上测量的两种类型的量子点系综在低功率限制的探测激光。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall
Intrinsic Perturbation of the Landau Levels in Metals and Semiconductors at Low Temperatures
结果表明，在非超导金属中，很低温度下的de Haas van Alphen效应的频率可被Pauli方程的扩展后的Landau方程中的微扰项所校正。对德哈斯-范-阿尔芬振荡频率的修正依赖于费米能和电子旋磁因子的可测反常部分。此外，研究表明，由于扰动项的影响，在大于25特斯拉的高磁场感应和1毫开量级的超低温下，稀简并费米气体的电子比热Cv表现出异常行为，并且在有限温度下，随着温度接近绝对零度，Cv变得非常小，即Cv约为零。本文提出在低温和高磁场下精确测量简单能带半导体的磁光吸收，作为探测朗道能级修正的直接方法，朗道能级的修正是由于弱微扰项在磁场中修正了电子的动能。
2010-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling Decoherence of Transported Quantum Spin Information in Semiconductor Spintronics
我们研究了通过半导体自旋电子器件传输的电子自旋的量子相干性，其中自旋被设想为通过自旋轨道相互作用由电手段控制。为了量化自旋相干性的程度，这可以减少一个内在的机制，自旋和轨道的自由度变得纠缠在运输过程中，涉及自旋轨道相互作用和散射，我们研究了非对角元素的自旋密度矩阵直接提取量子运输的朗道传输矩阵的衰减。这种技术被应用于了解如何保持量子干涉效应的脆弱叠加的自旋态的弹道和非弹道多通道半导体自旋电子器件。
2004-05-13 cond-mat.mes-hall
The Landauer principle states that any logically irreversible information processing must be accompanied by dissipation into the environment. In this study, we investigate the heat dissipation associated with finite-time information erasure and the effect of quantum coherence in such processes. By considering a scenario wherein information is encoded in an open quantum system whose dynamics are described by the Markovian Lindblad equation, we show that the dissipated heat is lower-bounded by the conventional Landauer cost, as well as a correction term inversely proportional to the operational …
2021-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Collective electron transport causes a weakly coupled semiconductor superlattice under dc voltage bias to be an excitable system with $2N+2$ degrees of freedom: electron densities and fields at $N$ superlattice periods plus the total current and the field at the injector. External noise of sufficient amplitude induces regular current self-oscillations (coherence resonance) in states that are stationary in the absence of noise. Numerical simulations show that these oscillations are due to the repeated nucleation and motion of charge dipole waves that form at the emitter when the current falls b…
2020-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Revised diode equation for Ideal Graphene-Semiconductor Schottky Junction
本文对石墨烯/半导体肖特基接触的性质进行了理论和实验研究。基于量子统计理论，提出了一个简单的无参数石墨烯/半导体肖特基接触载流子输运模型，并通过量子Landauer理论和第一性原理计算进行了验证.该模型可以很好地解释不同类型石墨烯/半导体肖特基接触样品的实验结果。
2017-01-21 cond-mat.mes-hall
Signatures of Quantum Coherence in Rydberg Excitons
对于原子和半导体量子点来说，单个粒子的相干光学控制都已得到证实。在这里，我们证明了量子相干效应的出现，在半导体里德伯激子在体铜$_2$ O。由于两个相邻里德伯激子态之间的光谱接近，单频激光器可以泵浦两个共振，而失谐的耗散很小。因此，额外的共振出现在吸收光谱中，对应于由耦合到激子真空的两个里德伯激子能级组成的修饰态，形成V型三能级系统，但仅由一个激光光源驱动。我们表明，在这个系统中的纯退相的水平是非常低的。这些观测是在大块半导体中实现相干控制量子技术的关键一步。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall
Perspective on tailoring quantum coherence with electron beams
Institute for Experimental and Applied Physics, Kiel University（基尔大学实验与应用物理研究所）
本文探讨了利用电子束调控半导体量子比特与环境相互作用的方法，总结了电子束在探测半导体激发态和强耦合效应中的应用，并提出通过电子束操控量子系统纠缠与关联的核心贡献。
2026-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Paramagnetic defects and nuclear spins are often the major sources of decoherence and spin relaxation in solid-state qubits realized by optically addressable point defect spins in semiconductors. It is commonly accepted that a high degree of depletion of nuclear spins can enhance the coherence time by reducing magnetic noise. Here we show that the isotope purification beyond a certain optimal level becomes contra-productive, when both electron and nuclear spins are present in the vicinity of the qubits. Using state-of-the-art numerical tools and considering the silicon vacancy qubit in various…
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Photon echoes retrieved from semiconductor spins: access to basis for long-term optical memories
光信息存储的可能性对于经典和量子通信都是重要的。原子或离子以及晶体中的色心提供了合适的两能级系统来吸收入射的光子。为了获得相干性的可靠转移，需要足够强的光-物质相互作用，这可能会强制使用吸收体的集合，但具有导致快速退相的不可避免的不均匀性的缺点。这一障碍可以通过回波技术克服，只要保持相干性，回波技术就可以恢复信息。尽管半导体量子结构由于光学跃迁的大振荡器强度而对于信息存储显得很有吸引力，但是对于它们来说，不均匀性通常甚至更明显，并且最重要的是，光学相干性被限制在纳秒或更短。在这里，我们表明，通过将信息转移到电子自旋的存储时间的光学相干性可以延长的数量级的自旋弛豫时间。从自旋库中，它可以通过诱导受激光子回波而被有目的地取回。我们证明了这对于n掺杂的CdTe/（Cd，Mg）Te量子阱的存储时间，从而可以增加超过三个数量级的皮秒范围高达几十纳秒。
2014-01-14 cond-mat.mes-hall
Landau-quantized excitonic absorption and luminescence in a monolayer valley semiconductor
我们研究了单层WSe $_2$在磁场作用下的朗道量子化激子吸收和发光。我们观察到门依赖的量子振荡的亮激子和trions（或激子极化子）以及暗trions和它们的声子副本。我们的研究结果揭示了自旋和谷极化朗道能级（LL）与填充因子$n = +0, +1$在底部导带和$n = -0$ $-6$在顶部价带，包括贝里曲率诱导的$n = \pm0$大质量狄拉克费米子的LL。LL填充产生周期性的激子能量漂移的平台，伴随着激子吸收的宽度和幅度的急剧振荡。这种奇特的激子行为可以通过半经验计算来模拟。实验推导的导带和价带的g因子（g ~ 2.5和g ~ 15）分别超过了单粒子模型的预测值（g = 1.5和5.5）。这种g因子的增强意味着门控单层WSe $_2$中存在强的多体相互作用。朗道量子化、激子效应和多体相互作用之间的复杂相互作用使得单层WSe $_2$成为探索新的关联量子现象的一个有前途的平台。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherence of Spin Qubits in Silicon
考虑到半导体器件对经典计算的有效性，人们自然会考虑用于固态量子信息处理的半导体系统。半导体特别适用于需要局部控制电场和电荷传输的场合。传统的半导体电子器件是建立在这些能力之上的，并且已经证明可以扩展到大型复杂的互连器件阵列。然而，量子计算机的要求与经典计算的要求非常不同，如何在半导体中构建量子计算机并不明显。一种可能的方法是使用自旋作为量子比特：原子核的，电子的，或两者的组合。长的量子比特相干时间是量子计算的先决条件，在本文中，我们将讨论硅中自旋相干性的测量。结果是令人鼓舞的-无论是电子绑定到施主和施主核表现出低退相干在适当的情况下。因此，掺杂硅似乎通过了通往量子计算机之路的第一次测试。
2005-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum Coherence and W_infty*SU(2) Algebra in Bilayer Quantum Hall Systems
通过将双层量子霍尔系统映射到具有自旋自由度的单层量子霍尔系统来分析双层量子霍尔系统。通过这种映射，隧道相互作用项被识别为塞曼项。基于Chern-Simons规范理论，考虑最低朗道能级投影，阐明了量子相干性自发发展的机制.对称群为W_infty*SU（2），说明自旋旋转影响附近的总电子密度。我们广泛地利用它建立了朗道-金兹伯格相干模理论。Skyrmion激发是这种相干模式下的拓扑孤子。我们指出，他们是通过测量霍尔电流分布检测。
1997-05-13 cond-mat.mes-hall
Continuous-variable quantum optics and resource theory for ultrafast semiconductor spectroscopy
本文综述连续变量光谱与资源量化方法，利用多通道零差检测表征超快半导体极化激元凝聚体的量子相干性，测得纳秒以上相干时间并验证其量子信息资源价值。
2023-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast mapping of optical polarization states onto spin coherence of localized electrons in a semiconductor
实验证明了用单脉冲激光制备GaAs施主束缚电子自旋态的超快方法。一个预备脉冲的每个偏振态都有一个直接映射到自旋态上，在庞加莱球（光子偏振）和布洛赫球（自旋）状态表示之间有双射对应。该制备受激拉曼过程控制，并且比自发发射和自旋退相快几个数量级。类似的动力学支配着我们对自旋相干性的超快光学克尔探测，从而获得了自旋态层析成像。双脉冲制备的实验表明，制备方法具有加性特征。这些现象的利用对于量子信息方案是有价值的。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Massive creation of entangled exciton states in semiconductor quantum dots
强激光脉冲在非均匀加宽的量子点介质中传播，大量产生纠缠激子态。脉冲通过后，所有的单激子状态保持未填充（自诱导透明），而双激子相干（激子纠缠）是通过双光子跃迁产生的。我们提出了几个实验技术，观察这种意想不到的行为。
2002-11-05 cond-mat.mes-hall
Decoherence in semiconductor cavity QED systems due to phonon scattering
研究了电子-声子相互作用对半导体腔QED系统（即嵌入光学腔中的量子点）发射单光子相干特性的影响。控制两个单光子之间的量子力学干涉的不可逆性程度被计算为描述腔QED系统和声子库的重要参数（例如腔品质因数、光-物质耦合强度、温度和声子寿命）的函数。我们表明，非马尔可夫效应在确定典型参数值的相干性方面发挥了重要作用，并建立了马尔可夫近似可以应用的条件。计算使用最近开发的二阶微扰理论，其有效性的限制是通过比较建立一个精确的对角化方法。我们发现，大腔衰减率的微扰理论可能会打破。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Phase Diagram Structure of Topological Mott Transition for Zero-gap Semiconductors beyond Conventional Landau-Ginzburg-Wilson Scenario
我们发现，一个广泛的类的非常规量子临界出现时，轨道电流导致量子相变从零间隙半导体，如狄拉克费米子的拓扑绝缘体（TI）或陈绝缘体（CI）。费米表面拓扑结构的变化伴随着（SU（2）或时间反演）对称性破缺产生量子临界线（QCL），甚至超过量子临界点。在温度$T=0$下运行的QCL分离两个不同的拓扑相。这与有限温度临界线在量子临界点处的简单终止而在$T=0$处没有任何延伸形成对比。拓扑结构的改变导致了传统Landau-Ginzburg-Wilson（LGW）方案中简单的自发对称性破缺概念之外的非传统性。平均场临界指数β>1/2和δ <3所隐含的非常规普适性受到量子临界线的存在的保护。它出现了几个特定的晶格模型，包括蜂窝，kagome，金刚石和烧绿石晶格。我们还澄清在这些晶格在有限温度下的拓扑相位的相图。
2013-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Dynamics of spatial coherence and momentum distribution of polaritons in a semiconductor microcavity under conditions of Bose-Einstein condensation
本文研究了在皮秒激光脉冲非共振激发下，GaAs微腔中量子阱的玻色-爱因斯坦凝聚区域中极化激元的空间相干性和动量分布的动力学特性。结果表明，凝聚体的一阶稀疏相干性的开始伴随着极化激元动量分布的变窄。同时，在足够高的激发密度下，从直接测量确定的极化激元动量分布的宽度的动态行为与从相干空间分布计算的动态行为之间存在显著的定性差异。这种差异是观察到在快速初始阶段的极化激元系统动力学，显然，结果从强大的空间非均匀性的相位的冷凝物波函数，平衡在一个更长的时间尺度。
2016-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Long-Lived Spin Coherence States
研究了半导体异质结中自旋极化矢量方向不均匀时电子自旋相干性的演化。结果表明，由于D 'yakonov-Perel'弛豫机制引起的电子自旋弛豫时间基本上取决于初始自旋极化分布。这种效应起源于同向扩散的电子的相干自旋旋进。我们预测了一种新结构的长自旋弛豫时间：自旋相干驻波，并讨论了它的实验实现。
2003-11-10 cond-mat.mes-hall
Observation of sequential quantum oscillations induced by mini-Landau bands in a three-dimensional Dirac semiconductor
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所凝聚态物理国家实验室）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；High Magnetic Field Laboratory, HFIPS, Chinese Academy of Sciences（中国科学院合肥物质科学研究院高磁场科学中心）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
在三维狄拉克半导体ZrTe5中，观察到由微型朗德带诱导的序列量子振荡，揭示了量子极限下的新型振荡现象。
2026-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Probing the dynamics and coherence of a semiconductor hole spin via acoustic phonon-assisted excitation
该研究提出利用声学声子辅助激发方案克服共振激发限制，实现了空穴自旋态的初始化、测量与Larmor进动监测，获得了94.7%的检测保真度和20ns相干时间，为生成多光子线性簇态提供了潜力。
2022-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Semiconductor quantum dots in high magnetic fields: The composite-fermion view
本文回顾和推广了强磁场中半导体量子点的复合费米子理论。复合费米子的平均场模型不能满足高角动量下的定性物理。大量的数值计算表明，微观CF理论，其中包括复合费米子之间的相互作用，提供了一个很好的定性和定量的量子点基态的最大角动量的研究，并允许系统的改进，包括复合费米子朗道能级（称为$Λ$水平）之间的混合。
2006-11-13 cond-mat.mes-hall
Phase measurements using Two-Channel Fano Interference in a Semiconductor Quantum Dot
我们研究了半开放Fano体系中含有大量电子的横向半导体量子点。在输运测量中，我们观察到三个稳定的系列Fano共振具有相似的线型。我们提出了一个简单的模型解释的温度和V_{SD}依赖的共振。Fano机制允许研究电子波函数的相位和相干性，并且令人惊讶的是，我们在我们的系统中没有发现退相干的迹象。
2003-07-23 cond-mat.mes-hall
Conductance matrix of multi terminal semiconductor devices with edge channels
本文提出了一种确定具有边缘沟道的多端半导体结构电导矩阵的方法。这种方法似乎适用于普通的Landauer-uttiker形式主义的框架内的载流子输运分析的量子霍尔效应和量子自旋霍尔效应的制度。所提出的方法证明主要考虑的贡献，探针电阻的矩阵电导元素的形成。最后，讨论了这种方法在开发新型模拟密码器件中的实际应用的可能性。
2014-04-24 cond-mat.mes-hall
Electric field dependence of spin coherence in (001) GaAs/AlGaAs quantum wells
半导体量子阱中的传导电子自旋寿命（$T_1$）和自旋相干时间（$T_2$）被电场强烈地改变。在室温下的GaAs/AlGaAs量子阱的定量计算表明，在电场的最佳值的自旋寿命的大约四个因素的增强。与以前的计算相比，小得多的增强是由于高估了零场自旋寿命和非线性效应的重要性。
2005-03-02 cond-mat.mes-hall
Chern insulating state in laterally patterned semiconductor heterostructures
半导体二维$p$型半导体系统是石墨烯的量子模拟器，具有强且高度可调的自旋轨道相互作用。我们表明，纯粹的平面内的磁场的应用，结合晶体各向异性存在于低对称性半导体接口，允许陈绝缘相出现从原来的拓扑绝缘状态后，量子相变。这些阶段的特点是对共同传播的边缘模式和霍尔电导率$σ_{xy} = +\frac{2 e^2}{h}, -\frac{2 e^2}{h}$在朗道水平或回旋运动的情况下。利用现有的光刻技术，在磁场为$\sim 5\text{T}$时，GaAs异质结中将发生陈氏绝缘转变。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall
Semiconductor spin qubits based on spin-orbit states are responsive to electric field excitation allowing for practical, fast and potentially scalable qubit control. Spin-electric susceptibility, however, renders these qubits generally vulnerable to electrical noise, which limits their coherence time. Here we report on a spin-orbit qubit consisting of a single hole electrostatically confined in a natural silicon metal-oxide-semiconductor device. By varying the magnetic field orientation, we reveal the existence of operation sweet spots where the impact of charge noise is minimized while preser…
2022-09-25 cond-mat.mes-hall
Quantum Hall ferromagnetic phases in the Landau level N=0 of a graphene bilayer
在Bernal堆叠的石墨烯双层中，朗道能级$% N=0$中的电子状态由其引导中心指数$X$描述（在朗道规范中）和它的谷、自旋和轨道指数$ξ=\pm K,σ=\pm 1,$和$% n=0,1.$。当考虑库仑相互作用时，该系统中的手征二维电子气（C2 DEG）可以支持多种量子霍尔铁磁（QHF）基态，其中自旋和/或自旋自旋的自旋和/或自旋的自旋可以被量子霍尔铁磁（QHF）基态所支持。或者谷赝自旋和/或轨道赝自旋在空间中共同排列。在这项工作中，我们给出了一个全面的帐户在整数填充因子$ν\in [-3,3] $在朗道水平N=0时，两个层之间的电势差$Δ_{B}$是变化的C2 DEG的相图。我们考虑有或没有层，自旋或轨道相干的状态。对于每个相位，我们讨论了作为$Δ_{B},$的函数的传输带隙的行为，集体激发的频谱和由于轨道赝自旋波模式的光吸收。我们还研究了具有谷和自旋相干性的相干态上的外部面内电场的影响，并表明在这样的状态下，通过改变外部面内电场的强度来控制自旋极化是可能的。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall
Robust Excitonic Coherence Driven by In-Plane Anisotropy in a van der Waals Semiconductor
Université de Strasbourg, CNRS, Institut de Physique et Chimie des Matériaux de Strasbourg（斯特拉斯堡大学，法国国家科学研究中心，斯特拉斯堡材料物理与化学研究所）
本文直接测量了二维层状ReS2中各向异性激子的相干时间T_2和布居衰减时间T_1，发现其相干性对层厚、光密度和温度具有卓越鲁棒性，并支持ReS2具有直接带隙结构。
2026-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Generating Functional Approach for Spontaneous Coherence in Semiconductor Electron-Hole-Photon Systems
半导体中的电子、空穴和光子是相互作用的费米子和玻色子。在该系统中，由于相互作用，通过自发的相位对称破缺，可以形成各种有序的相干相。激子和极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）是这样的相干相之一，其可以在准平衡条件下在高密度下潜在地交叉到Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）型有序相，称为BCS-BEC交叉。相反，人们可以发现半导体激光器、超荧光（SF）和超辐射是非平衡条件下的相关现象。在本文中，我们提出了一个全面的生成泛函理论，以严格的方式产生非平衡格林函数。该理论为我们提供了一个起点，以讨论这些阶段在一个统一的观点与图表技术。在Hartree-Fock近似下导出了可理解的含时方程，它推广了弛豫时间近似下的Maxwell-Semiconductor-Bloch方程。借助这种形式，我们澄清了这些合作现象之间的关系，我们从理论上表明，费米边SF是直接连接到e-h BCS相。我们还讨论了发射光谱以及增益吸收光谱。
2015-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Metastable Resistance Anisotropy Orientation of Two-Dimensional Electrons in High Landau Levels
在半满的高朗道能级中，二维电子系统具有集体相，表现出强烈的各向异性电阻率张量。一个弱的，但迄今未知的，本地的主机半导体结构的旋转破磁电位是必要的宏观样品中定向这些阶段。利用已知的面内磁场的外破磁效应，我们发现自然势可以有两个正交的局部极小值。可以在较高的最小值中初始化系统，然后观察其向平衡的松弛。
2003-11-11 cond-mat.mes-hall
Hybrid superconductor-semiconductor systems for quantum technology
超导量子器件提供了出色的连通性和可控性，而半导体自旋量子位以其持久的量子相干性、快速控制以及小型化和缩放的潜力而脱颖而出。在过去的几年里，在将超导电路和半导体器件结合成混合量子系统方面取得了显着进展，该系统受益于两种成分的物理性质。超导腔可以在电子自由度（例如半导体芯片上的单个电子的自旋）之间的长距离上调节量子相干耦合，从而为量子器件提供必要的连接性。半导体量子点中的电子自旋已经达到非常长的相干时间，并且允许快速的量子门操作，同时增加量子效率。我们总结了描述超导-半导体混合量子系统的最新进展和理论模型，解释了这些系统的局限性，并描述了未来实验和理论的不同方向。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decay and persistence of spatial coherence during phonon-assisted relaxation in double quantum dots
我们提出了一个理论研究的空间相干性之间的离域激子态之间的弛豫过程中耦合到声学声子的一对垂直堆叠的半导体量子点的演变。我们发现，即使在非耦合的非全同量子点系统中，如果能级间的能量分裂存在一种特殊的简并，空间相干性也可以转移到基态。相干转移的声子辅助机制导致产生的相干性的量对点间距离和温度的依赖性。我们还分析了耦合系统的载流子声子动力学的影响，其中空间相干存在于离域基态。
2015-08-12 cond-mat.mes-hall
