Single Carbon Nanotube--Superconductor Entangler: noise correlations and EPR states
我们提出了一种实现固态纳米结构电子纠缠器的设备。它由一个单壁碳纳米管组成，两端连接到正常状态的电极，中间部分耦合到超导纳米线。这样的装置作为电子分束器，用于来自超导体的相关电子。我们首先表明，它可以用来检测积极的（玻色子-类）噪声相关的费米子系统。此外，它还为分裂器的两个臂中的纠缠电子提供了一个源。为了产生纠缠电子态，我们提出了两种基于自旋和能量滤波器的方案。它分别由铁磁垫和定义量子点的静电门系统组成。该装置的制造需要最先进的纳米纤维技术、碳纳米管合成和集成，以及原子力显微镜成像和操作。
2002-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoherence of Einstein-Podolsky-Rosen pairs in a noisy Andreev entangler
研究了量子噪声对非定域库珀对在Andreev纠缠器中输运的影响。Andreev纠缠器是由一个s波超导体与两个小量子点共振耦合而成的，两个小量子点又与正常引线耦合。由于栅极引线中的有限电阻或耦合到点的任何电阻性引线电容的结果，驻留在两个点上的电子感受到电压波动，因此出现噪声。在理想的无噪声情况下，该设置提供了移动和非局域自旋纠缠电子的可靠来源，并且传输由两粒子Breit-Wigner共振主导，其允许两个自旋纠缠电子以相同能量注入到不同的引线中[P. Recher，E. V. Sukhorukov和D. Loss，Phys.Rev.B63，165314（2001）]。我们试图重新审视这些非本地的库珀对的运输，以及这样的Andreev纠缠的效率时，包括量子噪声（退相干）。
2005-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Superconductor coupled to two Luttinger liquids as an entangler for electron spins
我们考虑一个s波超导体（SC），它是隧道耦合到两个空间分离的Luttinger液体（LL）的铅。我们证明，这样的设置作为一个纠缠，即它创建两个电子的自旋单态空间上分离，从而提供了一个源的电子Einstein-Podolsky-Rosen对。我们表明，在偏置电压的存在下，这是小于在SC的能隙，自旋纠缠电子的稳定电流可以从SC流动到LL导致由于Andreev隧穿事件。我们讨论了两个竞争的运输渠道的库珀对隧道从SC到LL的领导。一方面，两个电子的相干隧穿到同一LL铅示出被抑制强LL相关性相比，单电子隧穿到一个LL。另一方面，来自同一库珀对的两个电子的初始空间分离抑制了两个自旋纠缠电子隧穿到不同引线中。我们发现，后者的抑制关键取决于SC的有效维数。我们确定了一个制度的实验兴趣，其中两个自旋纠缠电子的分离是有利的。我们确定了由LL关联引起的两个电子注入到不同引线的单重态的衰减。虽然电子不是LL的准粒子，但自旋信息仍然可以通过注入的自旋纠缠电子产生的自旋密度涨落来传输。
2001-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron-hole entanglement in the Fermi sea
I.引言（序，激子纠缠，光子纠缠）纠缠基础（量子与经典相关，贝尔不等式，纯态的纠缠测度，混合态的纠缠测度，粒子守恒，相位参考）如何纠缠自由粒子（自由玻色子，自由费米子）IV.自旋与轨道纠缠V.通过噪声测量的纠缠检测（隧道机制，超越隧道机制，全计数统计）VI.失相导致的纠缠损失VII.量子纠缠压倒泵浦VIII.电子空穴湮灭隐形传态IX。三量子比特纠缠X.实验性攻毒
2017-11-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrical current noise of a beam splitter as a test of spin-entanglement
研究了Recher、Sukhorukov和Loss提出的超导体-量子点系统中的自旋纠缠，并将其耦合到电子分束器中。将超导体-量子点纠缠器和分束器统一处理，并通过电流关联检测纠缠。发现纠缠子所发射的态是不同能量的非局域自旋单态的线性叠加，即自旋纠缠的两粒子波包。在分束器中碰撞两个电子，单重态自旋产生聚束行为，可通过电流放大器检测到。聚束的量取决于量子点中单粒子能级的相对位置和分束器的散射振幅。单重态自旋纠缠，不敏感的轨道退相，但抑制自旋退相，方便地量化通过Fano因子。据发现，依赖于纠缠的贡献的Fano因子是相同的幅度作为非纠缠，使实验检测可行。的非本地自旋单重态和其他状态，可能发射的纠缠，目前的相关性之间的详细比较。这为明确识别非局域单重态自旋纠缠提供了条件。
2004-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transport and Noise of Entangled Electrons
我们考虑一个散射装置与纠缠器和分束器的电流噪声表现出聚束行为的电子单重态和反聚束行为的三重态。我们证明了在介观输运测量中可以检测到双量子点中两个电子的纠缠。在cotunneling制度的单线态和三线态导致相位相干电流的贡献相反的符号和Aharonov-Bohm和Berry相位振荡响应于磁场。分析了纠缠电子输运过程中的费米液体效应。
1999-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Noise of Entangled Electrons: Bunching and Antibunching
为了解决在多体相互作用环境中利用纠缠电子进行量子通信的可行性问题，我们提出了一个干涉实验，该实验使用了一个带有纠缠器和分束器的散射装置。结果表明，在费米液体理论所描述的导体中，由于电子-电子相互作用，纠缠单重态和三重态的保真度降低了z_F^2。本文计算了二维电子系统的准粒子权重因子zF。电子单重态的电流噪声被证明是增强（聚束行为），而三重态的电流噪声被降低（反聚束）。在标准的散射理论，我们发现，Fano因子（噪声电流比）的单线态是两倍大的独立的经典粒子和减少到零的三重态。
2000-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Computing and Quantum Communication with Electrons in Nanostructures
如果固体中的自旋状态可以在单量子水平上被创造、操纵和测量，那么一种全新的信息处理形式，即量子计算和量子通信，将成为可能。我们回顾了我们提出的自旋-量子点量子计算机体系结构，并回顾了最近的一些结果的确定性源的纠缠耦合量子点。为了解决纠缠电子量子通信的可行性，我们考虑了一个散射装置与纠缠和分束器，其中电流噪声表现出聚束行为的电子单重态和反聚束行为的三重态。我们表明，自旋电流可以产生噪声，即使在没有任何电荷电流。
1999-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Shot noise for entangled and spin-polarized electrons
我们回顾了我们最近对新型介观几何中纠缠电子和自旋极化电流的散粒噪声的贡献。我们首先讨论了我们最近提出的电子纠缠的一些建议，包括超导体耦合到一个双点的库仑阻塞制度，超导体隧道耦合到Luttinger液体铅，和三点设置耦合到费米引线。我们计算了电流和散粒噪声自旋极化电流和纠缠/非纠缠电子对在分束器的几何形状与\textit{local} Rashba自旋轨道（s-o）的相互作用在传入的引线。我们发现\textit{continuous}聚束和反聚束行为的\textit{entangled}对-三重态和单重态-作为Rashba旋转角的函数。此外，我们发现非纠缠的三重态和纠缠的三重态具有明显的散粒噪声。自旋极化电流的散粒噪声显示出作为Rashba相位的函数的相当大的振荡。这种情况只发生在垂直于Rashba旋转轴注入的电子;沿着Rashba轴的自旋极化载流子是没有噪音的。我们发现一个额外的自旋旋转的电子附近的交叉带的能量，其中的s-o诱导带间耦合是相关的。这引起电子对和自旋极化电流的噪声的额外调制。最后，我们简要地讨论了近藤制度附近的双点的散粒噪声。
2002-10-22 cond-mat.mes-hall
Production and detection of three-qubit entanglement in the Fermi sea
基于以前提出的费米海中电子-空穴对纠缠的建议，我们展示了如何在不使用电子-电子相互作用的情况下使3个量子比特纠缠。与2量子比特的情况一样，即使源处于（局部）热平衡，这种电子方案也能工作--这与光子模拟相反。这3个量子比特由量子霍尔效应中的4个边缘通道激发（2个空穴激发加上2个具有相同通道指数的电子激发）表示。纠缠器由两侧为一对隧穿点接触的绝热点接触组成。不可约的3量子比特纠缠的特征是纠缠度，它用隧道点接触的传输矩阵来表示。在与通道无关的隧道几率下，得到了最大纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态.我们展示了如何低频噪声测量可以用来确定一个上限和下限的纠缠。电子-空穴态越接近GHZ态，束缚越紧。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast single electron spin manipulation in 2D semiconductor quantum dots with optimally controlled time-dependent electric fields through spin-orbit coupling
我们从理论上研究了利用高频含时电场对二维半导体量子点中单个电子自旋进行超快操纵的可能性。通过自旋-轨道耦合激发电子自旋自由度，并且该过程可以通过静态磁场的存在来增强。我们使用量子最优控制理论来调整电场的时间分布，以实现最有效的操纵。该计划预测显着控制自旋操作的时间的顺序皮秒-超快的时间尺度，允许避免退相干的影响，如果这个计划是用来作为一种工具，用于量子信息处理。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall
Shaped electric fields for fast optimal manipulation of electron spin and position in a double quantum dot
我们利用量子最优控制理论的算法来设计外部电场，驱动双量子点中的电子的自旋和轨道耦合动力学，受到自旋-轨道相互作用和塞曼磁场。我们得到的时间分布的多频电脉冲，增加了几个数量级的自旋翻转过渡率与单色场相比，自旋拉比振荡被预测为非常缓慢。这种精确的，具有比$10^{-4}$更高的精度，并且快速，在0.1 ns量级的时间尺度上，实现了电子自旋取向和位置的同时控制，同时在脉冲的持续时间内将电子保持在四个最低的隧穿和塞曼分裂能级，促进了高保真度，并建议了在自旋电子学和量子信息器件中的有用应用。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall
Optimal confinement potential in quantum Hall droplets
我们发现，少数电子量子点的限制势可以被调节，以显著增加与某些量子霍尔试验波函数的重叠。除了操纵电子间的相互作用，这种方法可能被证明是有用的量子点接触实验，其中涉及狭窄的收缩。
2009-08-11 cond-mat.mes-hall
Optimal control of a charge qubit in a double quantum dot with a Coulomb impurity
研究了调制激光脉冲在双电子量子点中产生高效快速电荷局域化跃迁的效率。在有效质量近似下，利用组态相互作用方法计算了量子点模型的电子结构。与激光的电场的相互作用被认为是在偶极近似和最优控制理论应用于设计高保真超快脉冲在原始样品。我们评估了库仑带电杂质的存在对脉冲的效率和速度的影响。提出了一种基于两步优化的协议，以保留原始脉冲的两个优点。影响的电荷本地化的过程中解释从最低的双电子态的偶极跃迁，所描述的一个有效的电子-电子相互作用的离散模型。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall
Optimal conditions for detecting optical dichroism at the nanoscale by electron energy-loss spectroscopy
Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Uppsala University（乌普萨拉大学）
本文通过理论研究探讨了利用电子能损谱在纳米尺度检测光学双折射的最优条件，并分析了单扭螺线结构的最佳参数以获得稳健信号。
2026-02-17 cond-mat.mes-hall
Electron Refrigeration in the Tunneling Approach
本文从理论上研究了超导电极与普通金属电极间隧道结的电子制冷特性。一个合适的近似的基本表达式的热流通过这些隧道结允许调查的几个功能的设备，如其最佳偏置电压，其最大热流，其最佳工作点，和最大限度地获得的温度降低。幸运的是，所获得的结果可以与最近的实验结果进行比较。
1996-11-12 cond-mat.mes-hall
Density-dependent two-dimensional optimal mobility in ultra-high-quality semiconductor quantum wells
我们用玻尔兹曼输运理论计算了GaAs、SiGe和AlAs量子阱中二维电子的密度相关迁移率以及GaAs量子阱中二维空穴的密度相关迁移率。我们的目标是精确地理解最近报道的突破，即在GaAs量子阱中限制的电子实现创纪录的2D迁移率。比较我们的理论与实验报道的GaAs量子阱中的电子迁移率，我们得出的结论是，在一个前所未有的低浓度的$\sim10^{13} \mathrm{cm}^{-3}$的迁移率是有限的无意背景随机带电杂质。我们发现，这种相同的低水平的背景障碍应导致二维GaAs空穴和二维AlAs电子迁移率的$\sim10^7 \mathrm{cm}^2/Vs$和$\sim4\times10^7 \mathrm{cm}^2/Vs$，分别，这是更高的理论极限比目前在这些系统中实现的实验值。因此，我们得出结论，目前的GaAs空穴和AlAs电子系统比最先进的2D GaAs电子系统脏得多。我们提出的二维迁移率作为密度，有效质量，量子阱宽度和谷简并度的函数的理论结果，与实验数据进行比较。
2022-01-24 cond-mat.mes-hall
Quantum computation with three-electron double quantum dots at an optimal operation point
作者分析了利用双量子点的三电子组态编码的混合量子比特（HQ）的量子计算。所有的门操作都由电信号控制，而量子位保持在对噪声不敏感的最佳操作点。一个有效的单量子比特的描述，并建议使用库仑和交换相互作用的两个量子比特的相互作用。通用的量子控制的描述和数值模拟使用现实的参数在Si和GaAs的HQs。在量子纠错阈值下的高保真量子计算是可能的，如果HQ之间的库仑相互作用保持较弱。
2015-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal Control of the Operating Regime of a Single Electron Double Quantum Dot
双量子点器件受益于自旋和电荷量子位的优点，同时提供了减轻其缺点的方法。仔细的栅极电压调制可以赋予器件更大的类自旋或类电荷动力学，前者产生长的相干时间，后者产生高的电敏感性，用于电驱动的自旋旋转或与微波光子的相干相互作用。我们表明，使用GRatient上升脉冲工程（GRAPE）算法产生的最佳控制脉冲可以产生更高的保真度的操作制度转让比可以实现使用线性方法。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal spin-entangled electron-hole pair pump
本文提出了费米海中自旋纠缠电子-空穴对振荡势产生的非微扰理论。在萨缪尔森和布蒂克早些时候考虑的弱势极限中，纠缠产生远小于每个周期一位。我们证明了强势振荡可以平均每两个周期产生一个Bell对，使其成为纠缠飞行量子比特的有效来源。
2005-04-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Information flow and optimal protocol for Maxwell's demon single electron pump
我们研究了基于单电子晶体管的麦克斯韦恶魔器件中的熵和信息流。我们构建了用于测量电荷状态和操纵栅极电压的协议，该协议对于（i）来自环境的恒定输入功率或（ii）给定的能量增益使不可逆性最小化。电荷测量是由一系列的检测器读出时间依赖性的栅极电位建模，并确定所获得的信息量。该协议优化了由于（i）打开屏障时配置空间的扩大和（ii）有限的操作速率而产生的不可逆性。这些最佳协议是通用的，适用于不同区域之间的屏障可以被操纵的所有系统。
2014-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Optimal control of the silicon-based donor electron spin quantum computing
我们演示了如何梯度上升脉冲工程最优控制方法可以实现施主电子自旋量子位在硅半导体的架构互补的原始凯恩的建议。我们专注于高保真控制非（CNOT）门，并明确找到其数字化的控制序列，通过优化其保真度的超精细A和交换J相互作用的外部控制。这种高保真CNOT门的误差约为$10^{-6}$，低于容错量子计算所需的误差阈值，其100 ns的操作时间比所提出的全局控制方案的297 ns快约3倍。它也大大放宽了Kane提出的10~ 20 nm的两个相邻施主原子之间的距离限制，使其在30 nm左右，用现有的制造技术可以建立表面A和J门。讨论了控制电压波动、偶极-偶极相互作用和电子自旋退相干对CNOT门保真度的影响。
2009-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal probabilistic work extraction beyond the free energy difference with a single-electron device
我们实验实现协议，允许提取工作超出自由能差从一个单电子晶体管在单一的热力学轨迹水平。两个精心设计的平衡驱动周期的特点踢的控制参数，我们证明工作提取到大部分的$k_BT$或概率大大大于1/2，尽管零自由能差的周期。我们的结果在非平衡涨落关系的框架下得到了解释。因此，我们表明，即使在没有外部操作员反馈的情况下，不可逆性也可以作为最佳工作提取的资源。
2019-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
High fidelity spin entanglement using optimal control
量子系统的精确控制对于量子器件工程是至关重要的，例如在量子信息处理、高分辨率光谱学和量子精密测量领域中所需要的。当在这样的设备中放大量子寄存器时，会出现几个挑战：在密集频谱中单独寻址量子位，同时抑制串扰，在遥远的节点之间产生纠缠，以及与不必要的相互作用解耦。最优控制的实验实现是迎接这些挑战的先决条件。使用工程微波脉冲，我们实验证明了一个原型的固态自旋量子比特系统，包括36个能级的最佳控制。自旋量子位与金刚石中的近端氮空位（NV）中心相关联。我们展示了精确的单电子自旋量子比特操作与前所未有的保真度F \approx 0.99结合在核自旋量子存储器中的电子自旋态的高效存储。将单电子自旋操作与自旋回波技术相匹配，进一步实现了高质量的双电子自旋纠缠态（F > 0.82）。采用最优控制后，保真度主要受到相干时间和不完美初始化的限制。在拥挤的8条线的频谱中串扰的误差以及有源偶极耦合的不利影响已同时被消除到前所未有的程度。最后，通过纠缠交换到核自旋，核自旋纠缠超过25 nm的长度尺度上的表现。这个实验强调了最优控制对于可扩展的室温自旋基量子信息器件的重要性。
2013-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strategies for optimal design for electrostatic energy storage in quantum multiwell heterostructures
研究了量子多阱异质结构静电储能器件优化设计的物理原理。我们进行了搜索的最佳多阱捕获电子的潜力，结果在系统的最大静态palarizability。异质结构的响应采用非局域线性响应理论进行量子力学建模。确定了三个主要的设计策略，这导致存储能量的最大化。我们发现，每种策略的效率在很大程度上取决于温度和电子能级的加宽。优化的异质结构的能量密度可以超过非优化值的一个因子大于$400$。这些发现为开发具有高能量密度存储能力的新型纳米电容器提供了基础。
2009-06-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optimal control of fast and high-fidelity quantum gates with electron and nuclear spins of a nitrogen-vacancy center in diamond
金刚石中带负电荷的氮空位（NV）中心被认为是一种良好的固态量子比特。由NV中心的电子自旋和超精细耦合的氮以及另外附近的碳核自旋组成的系统可以形成用于量子信息处理或作为量子中继器中的节点的若干量子位的量子寄存器。已经报道了几个关于混合电子和核自旋寄存器的令人印象深刻的实验，但到目前为止所实现的量子效率还没有达到或低于容错量子计算（FTQC）所需的阈值。利用基于Krotov方法的量子最优控制理论，在考虑泄漏态、邻近噪声量子比特和远处自旋影响的情况下，我们可以在FTQC的通用量子门集合中实现快速、高保真的单量子比特和双量子比特门，其误差小于FTQC阈值定理所要求的误差.
2015-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Temperature Measurement Based on Electron Spin Resonance of Magnetic Nanoparticles
磁性纳米粒子具有优异的磁温特性。然而，目前基于MNP的温度测量受到浓度的干扰。利用电子自旋共振（ESR）技术，提出了一种无浓度耦合的高灵敏度温度测量方法。各向异性场受温度影响，从而影响g值。研究了MNP浓度、粒径和数据分析方法对温度估计的影响。最佳的温度灵敏度是实现与15-nm的MNP，而高斯平滑方法允许在Fe浓度为5 mg/ml的最佳精度与均方根误差为0.07 K。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.chem-ph
