Exchange and the Coulomb blockade: Peak height statistics in quantum dots
研究了交换作用对混沌量子点中库仑阻塞峰高统计的影响。由于交换作用降低了多体谱中的能级排斥，它强烈地影响了有限温度下峰值电导的涨落。我们发现，包括交换大大提高了实验数据的描述。此外，它提供了在这样的系统中存在高自旋态（S>1）的进一步证据。
2003-03-31 cond-mat.mes-hall
Carrier-Dopant Exchange Interactions in Mn-doped PbS Colloidal Quantum Dots
利用圆偏振磁光致发光研究了Mn掺杂PbS胶体量子点中载流子-掺杂剂交换作用。Mn替代掺杂导致低至5 K的顺磁行为。当未掺杂的量子点显示负圆极化时，Mn掺杂将其符号改变为正。在T=7 K和B=7特斯拉时，实现了40%的圆偏振值。结果被解释在塞曼分裂的带边状态中的载流子-掺杂剂交换相互作用的存在下，是定性不同的s，p-d交换相互作用在II-VI系统。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall
Untangling the valley structure of states for intravalley exchange anisotropy in lead chalcogenides quantum dots
提出一种广义程序，可从纳米结构原子级计算的量子受限态波函数中还原体相类谷局域波函数，应用于铅硫族量子点提取谷内交换哈密顿量，发现PbS的谷内交换矩阵元各向异性远强于PbSe。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall
Theory of anisotropic exchange in laterally coupled quantum dots
用解析和数值方法研究了自旋轨道耦合对横向耦合量子点中双电子能谱的影响。结果表明，在没有磁场的情况下，交换相互作用几乎不受自旋轨道耦合的影响，对于任何interdot耦合，基于自旋的量子计算的前景。在有限的磁场中出现各向异性交换。提出了一个数值精确的有效自旋哈密顿量，用于模拟有磁场存在时自旋轨道诱导的双电子自旋动力学。
2010-02-23 cond-mat.mes-hall
Negative exchange interactions in coupled few-electron quantum dots
实验表明，当一个双电子量子点交换耦合到一个包含大约一百个电子的较大的量子点时，在线性三点系统中会产生负交换相互作用。这种负交换的起源可以追溯到更大的量子点，其表现出类似于自旋三重态而不是类似于自旋单重态的基态。在这里，我们使用的微观模型的基础上的配置相互作用（CI）的方法，三重态和单重态的基态实现取决于电子的数量。在只有四个电子的情况下，一个完整的CI计算表明，三重态的基态发生足够大的点。这些结果适用于Si和GaAs中的对称和非对称量子点，表明负交换相互作用在少电子双量子点中是稳健的，并且不需要大量的电子。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Influence of confining potentials on the exchange coupling in double quantum dots
我们报告简单的表达式内计算的Heitler-London和Hund-Mulliken近似使用四种不同的限制势的双量子点的交换耦合。在大的点间距离和大的磁场下，交换耦合并不显著地依赖于电势的细节。相反，在低场和短距离的交换耦合的不同行为可以归因于特定的功能的潜力。我们的结果可能是有用的指导方针，在数值研究和模拟实验。
2010-04-14 cond-mat.mes-hall
Engineering Exchange Coupling in Double Elliptic Quantum Dots
利用模型约束势研究了在磁场作用下含有两个电子的不同纵横比的耦合椭圆量子点。采用数值精确对角化方法求解单粒子和双粒子薛定谔方程，得到交换能和化学势。随着垂直和平行于双点耦合方向的约束强度之比的增加，零磁场处的交换能增加，而单重态-三重态跃迁的磁场减小.通过研究电荷稳定性图，我们发现，随着点间失谐量的增加，交换能的绝对值超线性增加，然后饱和。这种现象是由于非对称量子点系统中单重态和三重态之间的电子密度差异造成的。
2006-10-11 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in quantum dots due to electron exchange with leads
我们计算了横向量子点系统中由于量子点和引线之间的电子交换引起的自旋弛豫速率。利用速率方程，我们发展了一个理论描述的实验观察到的电流的自旋封锁制度的双量子点。单个表达式拟合整个电流分布，并描述传导峰和抑制（“谷”）区的结构。由于自旋轨道和超精细自旋散射机制的自旋封锁测量的内在弛豫率的准确提取，这里计算的外在速率必须考虑。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
Exchange coupling in silicon quantum dots: Theoretical considerations for quantum computation
我们研究了硅双量子点中的交换耦合，由于它们的长自旋相干时间，它们被认为是自旋量子比特的合适候选者。我们详细讨论了两种替代方案，已提出在量子点实现自旋量子比特。一种方案使用单个点中的自旋态，并且点间交换耦合控制无偏点之间的相互作用。另一种方案采用偏置双点的单重态和三重态作为组成量子比特的两能级系统，交换控制能级的能量分裂。这两种配置中的交换机对系统参数的依赖不同。我们的工作依赖于Heitler-London近似和Hund-Mulliken分子轨道方法。我们得到的结果使我们能够调查系统的灵敏度背景电荷波动和确定的条件下，最佳的斑点，在其中的影响最小化的电荷噪声，可能存在于硅双量子点结构。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall
Exchange-controlled single-electron-spin rotations in quantum dots
我们从理论上表明，任意相干旋转可以快速进行（门控时间~1 ns），并具有高保真度的自旋上的一个单一的限制电子仅使用控制交换，而不需要自旋轨道耦合或交流领域。我们期望在GaAs量子点中实现该方案将获得η~ 10^{-3}数量级的门错误率，在几种已知的纠错协议的范围内
2007-04-23 cond-mat.mes-hall
Optical study of electron-electron exchange interaction in CdTe/ZnTe quantum dots
利用光致发光技术对自组装CdTe/ZnTe量子点中的电子-电子交换作用进行了实验研究。这种相互作用的性质和强度是通过同时观察双负电荷激子的各种复合通道获得的，包括以前未被识别的与最终状态中的电子单重态配置相关的发射线。对应于电子-电子相互作用的交换积分的电子单重态-三重态分裂的典型值已被确定为20.4 meV，其中跨越量子点的宽群体的扩散为1.4 meV。我们还发现在法拉第几何中，在磁场作用下，单重态和三重态之间的能量差出乎意料地减小。
2013-04-22 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling and anisotropic exchange in two-electron double quantum dots
研究了自旋轨道相互作用对双电子横向耦合量子点能谱的影响。研究了F. Baruffa等人，物理修订版信函104，126401（2010）面临着在零和有限磁场中的单量子点和双量子点中的精确数值结果。一般情况下，双点的各向异性交换哈密顿量在定量上是可靠的。有两个特别重要的发现：i）由于没有与最近激发能级的耦合，模型即使对于最大可能的点间耦合（单个点）也是有效的，这是点对称性的一个事实。ii）在弱耦合状态下，Heitler-London近似即使在有限磁场中也给出了定量正确的各向异性交换参数，尽管已知该方法对于各向同性交换失败。GaAs量子点的解析模型（采用线性Dresselhaus和Bychkov-Rashba自旋轨道项）与数值数据之间的微小差异被发现主要是由于立方Dresselhaus项。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall
Interplay between multipole expansion of exchange interaction and Coulomb correlation of exciton in colloidal II-VI quantum dots
研究了库仑关联对锌基CdSe/ZnS核壳结构和纤锌矿ZnO量子点中基态激子发射特性的影响。我们验证了我们的理论模型通过比较计算的激子能量的CdSe/ZnS量子点的光致发光和扫描近场光学显微镜测量的结果。我们用它来估计量子点的直径，使用一个简单的模型的基础上无限深的量子阱和比较的结果与统计的CdSe/ZnS点的原子力显微镜扫描，获得良好的协议。在此基础上，我们计算了激子的能量精细结构，发现锌掺杂的CdSe/ZnS和纤锌矿结构的ZnO量子点的性质有很大的不同。前者的精细结构主要由交换作用的多极展开的偶极项决定，而后者的精细结构主要受库仑关联的影响。此外，相关性还对~ZnO量子点中激子的结合能和发光辐射率有很大的影响。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction and stability diagram of coupled quantum dots in magnetic fields
计算了磁场中两个耦合量子点的电荷稳定性图。通过精确对角化求解单粒子和双粒子薛定谔方程，得到了这些体系的化学势和交换能。通过分析化学势随外加偏压和磁场的变化，可以区分点间弱耦合和强耦合。稳定性图中化学势曲率和双三相点间距的变化证实了点间耦合随磁场的增加而减小。计算的交换能也被发现是显着小于从稳定性图估计的值。
2006-07-22 cond-mat.mes-hall
Controlled exchange interaction for quantum logic operations with spin qubits in coupled quantum dots
研究了一个限制在两个耦合半导体量子点中的双电子系统，作为对自旋量子比特进行量子逻辑运算的候选系统。我们研究了不同的过程交换电子自旋控制开关/关闭交换相互作用。所得到的自旋交换对应于量子信息处理中的基本操作。我们对含时薛定谔方程进行了直接的时间演化模拟。我们的研究结果表明，为了获得充分的交换自旋交换相互作用应该在时间上平滑地变化。在相应的时间特性中的跳跃和尖峰的存在导致自旋交换时间的相当大的增加。我们提出了几种机制来修改交换相互作用，通过改变的限制电位分布，并讨论了它们的优点和缺点。
2006-12-28 cond-mat.mes-hall
Size effects in the exchange coupling between two electrons in quantum wire quantum dots
本文从理论上研究了量子线中耦合量子点三维势场中的双电子系统的性质。为此，我们实现了变分海特勒-伦敦方法，最小化系统能量相对于电子试验波函数中的变分参数。我们发现隧穿和交换耦合随点间距离和点间势垒高度的增加呈指数衰减。在准一维的限制，通过减少线的直径，我们发现，点之间的重叠减少，这导致在下降的交换耦合。我们还讨论了我们的变分海特勒-伦敦方法的模型势参数的有效性，并将我们的结果与现有的实验数据进行比较，找到两种方法之间的良好协议。
2007-10-29 cond-mat.mes-hall
Impact of the valley orbit coupling on exchange gate for spin qubits in silicon quantum dots
简并导带谷的存在以及它们如何通过界面混合在决定硅纳米结构中的电子相互作用和光谱中起着关键作用。本文研究了对称双电子硅双量子点中谷相对交换相互作用的影响。通过组态相互作用计算，发现交换分裂在两点间的谷相位差为有限值时被抑制，当相位差为π时，交换分裂达到最小值（{ \sim } 0）.这种抑制可以用哈伯德模型通过基态单重态和三重态上的双占据态的谷相位依赖的修整来解释。更高轨道态的贡献在确定交换能的值方面也起着至关重要的作用，交换能是诸如自旋量子比特交换门等应用的关键参数。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall
Tunneling density of states in quantum dots with anisotropic exchange
我们重新研究了量子点和纳米颗粒中的隧穿态密度，该模型是普适哈密顿量到单轴各向异性交换情况下的推广。在任意单粒子能谱的情况下，我们得到了隧道态密度的精确解析结果。我们发现，类似于各向同性交换的情况下，作为能量的函数的隧穿态密度具有最大值，由于在Stoner不稳定性附近的基态的总自旋的有限值。我们证明，有没有额外的极值已被预测的基础上微扰分析[M. N。Kiselev和Y. Gefen，Phys. Rev. Lett. { \bf 96}，066805（2006）]。
2015-04-18 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction effects in the thermodynamic properties of quantum dots
我们研究了量子点系统热力学性质中的电子-电子相互作用效应。在自洽Hartree-Fock近似下，得到了有限温度下比热C_v的直接贡献和交换贡献.交换诱导的相变观察和转变温度示出成反比的系统的大小。在相互作用强度（rs ~ 1）的中间区域，交换对C_v的贡献大于直接贡献和动力学贡献。电子-电子相互作用改变了磁场引起的C_v振荡的幅度和周期。
2004-12-20 cond-mat.mes-hall
Strong Electron-Hole Exchange in Coherently Coupled Quantum Dots
我们研究了垂直堆叠量子点中的少体态。由于小的点间隧穿速率，在我们的系统中的耦合是在一个以前未探索的制度，其中电子空穴交换是占主导地位的自旋相互作用。通过调整栅极偏置，我们能够关闭这种耦合，并研究一个互补的制度，总电子自旋是一个很好的量子数。差分传输的使用使我们能够获得明确的签名之间的相互作用的电子和空穴的自旋相互作用。小的隧道耦合也使我们能够展示全光电荷传感，其中一个点中的条件激子能量偏移识别耦合伙伴的充电状态。
2007-07-16 cond-mat.mes-hall
Effects of spin and exchange interaction on the Coulomb-blockade peak statistics in quantum dots
我们推导出了一个封闭的表达式的线性电导通过量子点在库仑阻塞制度的存在下，一个恒定的交换相互作用。利用该表达式，我们计算了电导峰高和峰间距统计的温度依赖性。使用一个现实的交换相互作用的值，我们发现显着更好的协议与实验数据相比，在没有交换相互作用的情况下获得的统计。
2002-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two-phonon assisted exciton spin relaxation due to exchange interaction in spherical quantum dots
利用时间分辨和极化分辨瞬态吸收测量研究了零磁场下非掺杂准球形CdS量子点的自旋弛豫。与以前的研究不同，这些系统中，测量的信号进行了校正自旋不敏感的贡献的激子漂白动力学，{允许我们确定}纯自旋相关的激子动力学。为了解释所观察到的几纳秒的室温自旋弛豫时间，我们提出了一种新的机制，基于能级内激子跃迁与一个LO声子的发射，另一个LO声子的吸收，和电子自旋翻转，这是由电子-空穴交换相互作用驱动。在目前的工作中，计算不同尺寸的量子点和温度下的跃迁速率，与我们的实验结果相当一致。
2007-09-26 cond-mat.mes-hall
Interplay between hyperfine and anisotropic exchange interactions in exciton luminescence of quantum dots
该研究理论分析量子点中激子发光，探讨超精细与各向异性交换相互作用，计算偏振度对磁场依赖，揭示特殊机制下的光学取向。
2024-05-24 cond-mat.mes-hall
Floquet Nonequilibrium Green's functions with Fluctuation-Exchange Approximation: Application to Periodically Driven Capacitively Coupled Quantum Dots
本研究采用含涨落-交换近似的Floquet格林函数方法，研究周期驱动下电容耦合量子点的能量转移动力学，发现该过程分四阶段且存在对应最优完成的驱动频率。
2023-07-22 cond-mat.mes-hall
Dephasing of Exchange-coupled Spins in Quantum Dots for Quantum Computing
半导体量子点中的自旋量子比特为量子信息处理带来了可扩展性和长相干时间的希望。一种重要的半导体量子比特系统是捕获两个电子或空穴的双量子点，其自旋态编码通过交换相互作用耦合的单重态-三重态量子比特或两个单自旋量子比特。本文报道了双量子点中两个交换耦合自旋的自旋退相研究进展。我们首先讨论了基于交换作用的门定义量子点或施主原子中的双量子比特门和量子比特编码方案。然后，我们报道了单重态-三重态量子比特和双量子比特门的自旋退相研究进展。进一步讨论了抑制自旋退相的方法。对自旋退相的理解可以为实现基于自旋的量子计算的高保真量子门提供见解。
2021-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Asymmetric exchange between electron spins in coupled semiconductor quantum dots
我们得到了一个微观描述的电子自旋之间的相互作用，在大块半导体和半导体量子点对。将k.p带混频和库仑相互作用放在同一个基础上处理，我们得到了一个电子的自旋和另一个电子的相对轨道运动之间的耦合对交换相互作用的三阶非对称贡献。这种贡献不依赖于晶体的反转不对称性。我们发现，它是~0.001的各向同性交换，这是感兴趣的量子信息。对几种量子点系统进行了详细的评价。
2005-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Wigner molecules in phosphorene quantum dots
我们研究了具有圆形和细长几何形状的静电场约束的磷烯量子点中电子系统的维格纳结晶。有效质量的各向异性允许在实验室框架中形成维格纳分子，其具有比限制电势更低的对称性的限制电荷密度。我们发现，在圆形量子点中，单独的单电子岛形成的两个和四个限制的电子，但不是三个捕获的载流子。维格纳结晶的光谱特征进行了讨论。具有Wigner分子态的系统的特征在于在$B=0$处的近简并基态，并且容易被外部磁场自旋极化。在没有形成单电子岛的电子系统中，观察到在$B=0$的激发态的更均匀的分布，并且受限系统在1特斯拉量级的磁场下经历基态对称性转变。圆形量子点中的五个电子系统被表示为一种特殊情况，当磁场改变时，基态中出现两种电荷配置：一种是在实验室框架中形成的单电子岛，另一种是只有系统内部坐标中的对关联函数具有三个电子的分子形式。当量子点的电子质量较大时，量子点沿锯齿形方向的取向更容易形成准一维形式的维格纳分子。沿着扶手椅方向的较小的电子有效质量允许冻结电子运动中的横向自由度。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Statistics of Spin Fluctuations in Quantum Dots with Ising Exchange
在考虑伊辛交换作用的泛哈密顿量框架下，研究了单粒子能级涨落对强自旋轨道耦合量子点中Stoner不稳定性的影响.我们减少了问题的研究统计极值的某一高斯过程，并表明，尽管单粒子水平的随机性，纵向自旋磁化率和所有的时刻发散同时在点的Stoner不稳定性，这是由标准只涉及平均水平间距。
2014-05-08 cond-mat.mes-hall
Spin exchange interaction with tunable range between graphene quantum dots
我们研究了石墨烯中两个量子点中的电子之间的自旋交换。导带中的电子态通过隧穿间接耦合到价带中的离域态的公共连续谱。作为一个模型，我们使用一个两个杂质的安德森哈密顿量，我们随后转化为一个有效的自旋哈密顿量的方式，两个阶段的Schriffl-Wolff变换。然后，我们比较我们的结果，从Coqblin-Schrieffer方法以及四阶微扰理论。
2010-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Charge-noise tolerant exchange gates of singlet-triplet qubits in asymmetric double quantum dots
在半导体双量子点单重态-三重态量子比特结构中，由于量子比特的电荷环境引起的退相干是实现大规模量子计算的一个严重障碍。电荷退相干的影响可以通过在所谓的甜蜜点区域中操作量子位来减轻，在甜蜜点区域中，量子位对电噪声不敏感。在本文中，我们提出了基于两个不同尺寸的量子点的单重态-三重态量子比特。这样的非对称双点系统允许实现具有在较大点的双占用电荷区域中操作的可控交换分裂$J$的交换门，其中量子位对电荷噪声具有高弹性。在较大的点中，可以使用磁场将$J$淬灭到小于点内隧穿的值，而较小的点及其较大的分裂可以用于量子位的投影读出。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Comparison of methods for computing the exchange energy in laterally coupled quantum dots
我们用Heitler-London、Hund-Mullikan和变分法计算了二维横向耦合量子点的交换能。我们评估这些近似在零和有限磁场的质量比较数值精确的结果。我们发现，令人惊讶的是，Hund-Mullikan方法并没有提供任何显着的改善，更简单的海特勒-伦敦的方法，无论是在大或小的点间距离。与此相反，我们的变分预测证明实质上更好。在有限磁场中的单个点中，所有近似方法都失效。这反映了单电子基态从非简并（谐振子）到高度简并（朗道能级）的质的变化。然而，我们发现，磁感应故障不会发生在最重要的，双点，制度。
2015-03-11 cond-mat.mes-hall
Effect of confinement potential shape on exchange interaction in coupled quantum dots
采用组态相互作用方法，利用不同形状的限制势研究了耦合量子点中电子的交换相互作用。禁闭势已被参数化的两个中心的幂指数函数，这使我们能够调查各种类型的QD的描述的软或硬的电位的不同范围。对于软（高斯）约束势的交换能量随着点间距离的增加，由于减少点间隧道。对于硬（矩形状）的限制势，我们已经发现了一个非单调行为的交换相互作用的限制势中心之间的距离的函数。在这种情况下，交换相互作用能表现出明显的最大值的限制电位分布，其对应于由具有深势阱的小内部QD嵌入在具有浅势阱的大外部QD中组成的纳米结构。这种效应是由于电子在量子点内部的强烈局域化，导致了大的单重态-三重态分裂。这一发现的量子逻辑操作的影响进行了讨论。
2007-12-11 cond-mat.mes-hall
Interplay of exchange and superexchange in triple quantum dots
最近的半导体量子点实验已经证明了利用大的量子点来介导超交换相互作用并在远距离自旋之间产生纠缠的能力。这为在更大的量子点网络中选择性地耦合远程自旋对开辟了一种可能的机制。利用这个机会需要更深入地了解如何控制这些系统中的超级交换交互。在这里，我们考虑一个三点系统安排在线性和三角形几何。我们使用组态相互作用计算调查的超交换和最近邻交换相互作用的位置，失谐，和电子数的调解点是不同的。我们发现，超交换过程强烈增强和增加的范围内的净自旋-自旋交换的点接近线性配置。此外，我们表明，交换相互作用的强度敏感地依赖于在介体中的电子数。我们的研究结果可以作为一个指导，以协助进一步的实验努力，扩大到更大的，二维量子点阵列。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of Hyperfine Dephasing by Spatial Exchange of Double Quantum Dots
我们研究了双量子点中一对电子自旋的逻辑量子比特系统。每个电子经历与晶格的局部核的不同的超精细相互作用，导致相对相位差，从而退相干。已经提出了诸如核极化、状态窄化和自旋回波脉冲等方法来延迟退相干。相反，我们建议通过实空间中的点的绝热旋转来抑制超精细退相，从而导致相同的平均超精细相互作用。结果表明，在自旋轨道耦合作用下，由于运动引起的附加效应仍然小于超精细相互作用，并且在10次退耦循环后，不保真度小于10^{-4}.我们讨论了一个可能的实验装置和物理限制，这个建议。
2012-11-20 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction of hole-spin qubits in double quantum dots in highly anisotropic semiconductors
研究了在磁场和电场共同作用下，硅纳米线双量子点中两个空穴自旋量子比特之间的交换相互作用。基于对称性的论点，我们表明，存在一个有效的自旋，即使在高度各向异性的半导体中是保守的，只要该系统具有相对于所施加的磁场的方向的双重对称性。这一发现有利于量子比特基态的定义，简化了耦合量子点中两量子比特门的交换相互作用形式。如果磁场是沿一个通用的方向，立方各向异性项作为一个有效的自旋轨道相互作用引入新的交换耦合，即使是反演对称设置。以硅纳米线双点为例，给出了各向异性交换相互作用项的相对强度，并计算了$\sqrt{\text{SWAP}}$门的保真度。此外，我们表明，各向异性引起的自旋轨道效应可以与直接Rashba自旋轨道相互作用的实验可行的电场强度。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall
Full Counting Statistics of Electron Tunneling through Coherently Coupled Quantum Dots: Exchange Interaction Effect on Shot Noise
研究了考虑库仑相互作用的单量子点和相干耦合量子点中电子隧穿的零频散粒噪声。在Hartree-Fock近似下，在全计数统计的框架下，自洽地导出了电流和零频散粒噪声的解析表达式。结果表明，在量子量子点中，点间库仑相互作用引起的零频散粒噪声的修正项与无相互作用的散粒噪声相比几乎可以忽略不计，而在量子点中，即使在对称的情况下，点间相干涨落和强的点间库仑相互作用的相互作用也会引起超泊松噪声.
2014-12-10 cond-mat.mes-hall
Controllable anisotropic exchange coupling between spin qubits in quantum dots
量子点自旋量子比特之间的交换耦合是各向同性的，这限制了可以形成的量子门的类型。在这里，我们提出了一种方法，用于控制自旋之间的各向异性相互作用安排在总线几何。对称性被外部磁场打破，导致XXZ型相互作用，可以有效地生成Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态或用于仅交换量子计算的通用门集。总线基态的分析提供了量子临界现象和通信能力之间的联系。
2011-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dressed basis sets for the modeling of exchange interactions in double quantum dots
Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG-MEM-L Sim（格勒诺布尔阿尔卑斯大学, 法国原子能与替代能源委员会, IRIG-MEM-L Sim）
本研究针对双半导体量子点自旋量子比特的交换相互作用微观建模问题，构建了含修饰态的约化基组，大幅减少基函数数量，应用于锗双空穴量子点并分析多种因素的影响，验证了其在含时计算中的适用性。
2025-10-30 cond-mat.mes-hall
Magnetic Field Control of Exchange and Noise Immunity in Double Quantum Dots
我们采用密度泛函计算的本征态作为精确对角化研究的半导体双量子点的基础上，与两个电子，通过从对称偏置制度的制度，其中两个电子占据同一个点的过渡。我们计算了单重态-三重态分裂$J(ε)$作为偏置失谐$ε$的函数，并用一个简单的双反交叉模型解释了它的函数形状。一个电压噪声抑制“甜蜜点”，其中$dJ(ε)/dε=0$与非零$J(ε)$，预测和示出可调谐的磁场$B$。
2006-04-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Exchange interaction-driven dynamic nuclear polarization in Mn-doped InGaAs/GaAs quantum dots
我们研究了单个自组装InGaAs/GaAs量子点中的光自旋取向和动态核极化（DNP），其中Mn原子是一种磁性杂质，为中性受主A $^0$提供了有效的自旋$J=1$。我们发现在这种量子点中光生电子的自旋可以通过准共振圆极化激发有效地取向。然而，对于通过补偿与A $^0$的交换相互作用$Δ_e$的磁场而准简并的电子自旋能级，由于交换的各向异性部分而存在完全去极化。尽管如此，在大多数研究的量子点中，自旋极化的光电子产生明显的DNP，其随着纵向磁场而生长，直到临界场，在临界场处其突然消失。对于某些量子点，在不同的磁场下观察到这种DNP序列的几个副本。这种惊人的行为定性讨论的结果，不同的交换相互作用所经历的电子，驱动DNP率通过电子-核自旋触发器的能量成本。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall
Exciton Footprint of Self-assembled AlGaAs Quantum Dots in Core-Shell Nanowires
纳米线中量子点系统构成了先进光子学和传感应用的构建模块。发射器的电子对称性影响其功能能力。在这里，我们研究了富镓量子点嵌套在GaAs-AlGaAs核壳纳米线的外壳的精细结构。我们使用光谱学来解决由交换项引起的分裂，并提取发射器的主要参数。我们的研究结果表明，量子点可以主机中性以及电荷激子复合物和激子表现出轻微拉长的足迹，主轴相对于生长轴倾斜。纳米线中的GaAs-AlGaAs发射极特别有希望克服其他系统中的应变限制，并具有集成在通用光子结构中的好处。
2014-07-23 cond-mat.mes-hall
A configuration interaction analysis of exchange in double quantum dots
我们详细描述了一个全组态相互作用（CI）的方法，旨在分析量子点系统。这种方法能够探索参数空间的大区域，就像Heitler London和Hund Mulliken等更近似的方法一样，尽管它不限于弱耦合点。特别地，这种方法非常适合于基于固态量子点的量子比特的分析，并且我们考虑了双量子点（DQD）单重态-三重态量子比特的情况。过去的分析所使用的技术要么在它们可以使用的范围内受到很大的限制，要么是设备特定的，不适合探索大范围的参数空间。我们分析了如何DQD交换能量，这是中央的量子比特旋转门的操作，取决于一组通用的系统参数，包括磁场，DQD失谐，点的大小，和点分离。我们讨论了这些结果的影响，真正的设备的建设。我们提供了一个基准的CI直接比较结果从CI方法与精确的结果为两个电子在一个单一的抛物线电位（点）。
2010-06-14 cond-mat.mes-hall
Spin separation and exchange for quantum dots in the Overhauser field
我们描述了量子线中双量子点中两个电子系统的自旋和电荷动力学。自旋动力学是由存在自旋-轨道相互作用的电子运动和由于核自旋而随机变化的局部Overhauser场驱动的。薛定谔方程的求解与时间相关的配置相互作用的方法，允许系统动力学的精确描述。模拟了失谐量变化引起的自旋分离、交换和自旋-电荷转换读出过程。的自旋分离和自旋电荷转换的背景下的朗道-齐纳过渡的电位变化的速率是必要的。超精细场的随机组态的平均产生自旋交换结果，定性地与实验数据一致。
2017-01-19 cond-mat.mes-hall
Proposal for a cavity-induced measurement of the exchange coupling in quantum dots
本文提出一种表征相邻量子点中电子间交换耦合的方案，通过理论研究耦合到含两个电子的三量子点的微波谐振器传输特性，表明其传输谱可直接揭示交换耦合强度，且磁梯度下仍可识别，能谷分裂会进一步修改传输谷。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Autonomous quantum Maxwell's demon based on two exchange-coupled quantum dots
我研究了一个基于两个交换耦合量子点连接到自旋极化导线的自治量子麦克斯韦妖。Demon的工作原理是基于系统自旋态之间的相干振荡，它充当量子iSWAP门。由于iSWAP门的操作，其中一个点充当反馈控制器，其在另一个点中阻断具有偏压的传输，从而诱导电子泵送对抗偏压;这导致局部负熵产生。恶魔的操作与点之间的信息传递相关联，通过将分析的设置映射到等效辅助系统上来定量研究。在一个单一的子系统和子系统之间的信息流的计算熵产生服从热力学第二定律的局部形式，类似于以前推导的经典二分系统。
2018-01-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Quantum Dots Attached to Ferromagnetic Leads: Exchange Field, Spin Precession, and Kondo Effect
自旋电子器件依赖于自旋极化电子的存在引起的自旋相关的输运行为。另一方面，通过纳米结构的传输由强库仑相互作用主导。我们研究了两个场相交的模型系统，一个附着在铁磁导线上的量子点。铅中的自旋极化和量子点中的强库仑相互作用的组合产生了作用于量子点中的电子自旋的交换场。取决于参数制度，这个交换场是可见的运输无论是通过一个进动的积累点自旋或通过诱导的水平分裂。我们回顾了各种运输制度的情况，并更详细地讨论其中两个。
2004-04-21 cond-mat.mes-hall
Theory of barrier vs tilt exchange gate operations in spin-based quantum computing
我们提出了一个理论来理解相邻量子点中电子自旋之间的交换相互作用，无论是通过改变两个量子点的失谐量，还是通过独立调谐量子点之间的隧穿势垒。哈伯德模型和一个更现实的约束势模型被用来研究如何倾斜和障碍控制影响有效的交换耦合，从而在失谐和对称制度的栅极保真度。我们表明，交换耦合是不太敏感的电荷噪声，通过隧道势垒控制（同时允许交换耦合操作的最佳点，交换相互作用具有零导数相对于失谐）。GaAs和Si量子点被认为是我们的实验数据显示定性协议的结果进行比较。我们的研究结果回答了一个悬而未决的问题，为什么障碍门是最好的倾斜门交换基门操作。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Long-range exchange interaction controls the fine structure of excited trion states in semiconductor quantum dots
Ioffe Institute（约费研究所）
该研究建立了半导体量子点中带电激子的电子-空穴长程交换相互作用微观理论，推导了对应模型的哈密顿量，解释了激发三激子的精细结构及偏振相关光谱，为相关光谱解读提供了框架。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Exchange-correlation potentials for multi-orbital quantum dots subject to generic density-density interactions and Hund's rule coupling
通过精确解的逆向工程，我们得到了双量子点在一般密度-密度相互作用和Hund规则耦合下的Hartree交换关联势。我们发现无处不在的步骤结构的HXC潜力，可以理解和来自稳定图的分析。我们进一步表明，一个通用的Hxc潜力可以分解成四个基本的潜力，这使得一个简单的参数化和铺平道路的建设Hxc潜力相互作用的多轨道系统。最后，我们采用我们的参数化的Hxc势的密度泛函理论计算的多轨道量子点，并找到良好的协议与精确的多体计算。
2020-08-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
The Origin of Stokes Shift in Semiconductor Quantum Dots
通过计算半导体量子点中激子态的能量，研究了半导体量子点中斯托克斯位移的产生机制。我们考虑了所有可能对点中总电子能量的贡献，即点与周围介质的介电失配、有限势垒高度的影响以及电子-空穴交换相互作用。计算了斯托克斯位移随量子点半径的变化，并与两种不同半导体基量子点的实验数据进行了比较。这些结果为作为量子点中Stokes位移机制的激子态的交换劈裂提供了证据
2005-03-25 cond-mat.mes-hall
Quantum nanostructures in strongly spin-orbit coupled two-dimensional systems
近年来，在低维强自旋轨道耦合系统的实验研究中，人们对这种耦合对半导体纳米结构中电子能谱的影响提出了质疑。结果表明，在强耦合极限下，这种效应是深刻的。在圆形量子点中，一种软模式发展，在强烈拉长的量子点中，电子自旋受到保护，不受环境的影响，量子线能谱的下分支在动量空间的宽区域中变得几乎平坦。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall
Indirect coupling between spins in semiconductor quantum dots
从理论上研究了两个量子点中自旋之间的光诱导间接交换相互作用。我们提出了一个微观制定的本地化自旋和巡回运营商之间的相互作用，包括相关的影响，使用一组正则变换。相关效应被认为是可比的直接交换的幅度。我们给出了现实的量子点几何形状的定量结果，并找到了一维系统的最大耦合。
2004-12-04 cond-mat.mes-hall
Controlled phase gate in exchange coupled quantum dots affected by quasistatic charge noise
针对半导体量子比特中电荷噪声影响两比特门保真度的问题，研究了准静态失谐噪声对双量子点自旋比特受控相位门的作用，推导了弱噪声下相关解析表达式并验证了序列保真度指数衰减规律仍成立。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically-protected resonant exchange qubits in triple quantum dots
提出了一种利用三重量子点中的三个自旋组成的量子比特进行量子计算的调制微波方法。这种方法包括单量子位和双量子位门，由于对高频电场具有窄带响应的操作点，这些门被保护免受低频电噪声的影响。此外，现有的双量子点进展，包括通过自旋到电荷转换的稳健制备和测量，可以立即应用于新的量子位。最后，高频耦合中隐含的电偶极子项使超导微波谐振器能够实现强耦合，从而产生更强大的双量子比特门。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
