Two-photon- photoluminescence excitation spectroscopy of single quantum-dots
我们对两束非简并的共振调谐双偏振激光激发的单个半导体量子点进行了实验和理论研究。第一激光器被调谐到激子共振。依赖于它的偏振，它光生一个相干的单激子态。第二激光器被调谐到双激子共振。通过扫描第二激光器的能量的两个激光器的各种偏振，同时监测从双激子和激子谱线的发射，我们映射的双激子光致发光激发光谱。利用多载流子理论模型，考虑了量子限制载流子之间的直接库仑相互作用和交换库仑相互作用，分析和理解了第二光子吸收的富共振谱。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
An entangled two photon source using biexciton emission of an asymmetric quantum dot in a cavity
提出了一种利用量子点中电泵浦双激子辐射衰变产生纠缠光子对的半导体方案。对称点产生偏振纠缠，但实验实现的非对称点产生偏振和频率纠缠的光子。在这项工作中，我们调查的可能性擦除的“哪条路径”的信息中包含的光子的频率产生的非对称量子点，恢复偏振纠缠光子。本文研究了在简并腔模对接近于非简并激子跃迁频率的泄漏光腔中，具有非简并中间激子态的双激子。采用开放量子系统方法计算了双光子态在脱离腔后的偏振纠缠度，并通过双光子干涉条纹的可见度来测量。我们明确地将双光子可见性与Bell不等式违反的程度联系起来，导出了一个将观察到Bell不等式违反的阈值。我们的结果表明，一个理想的腔将产生最大的偏振纠缠光子对，甚至一个非理想的腔将产生部分纠缠光子对能够违反贝尔不等式。
2002-11-29 cond-mat quant-ph
Ultimate photon entanglement in biexciton cascade
本文提出对称胶体量子点经三重态激子介导产生纠缠光子对的理论，证明其并发度本质上高于传统双重态激子系统，并发现通过纳米晶各向异性与电子-空穴交换相互作用的协同可完全抑制超精细相互作用，达到半导体量子点纠缠光子产生的终极极限。
2025-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded spectroscopy reveals exciton-exciton correlations in single colloidal quantum dots
半导体量子点中的多重激发态具有有趣的物理特性，并在纳米技术中发挥着至关重要的作用。虽然光致发光提供了一个自然的探针来研究这些状态，但到目前为止，由于单激发态和带电态的发射时间和光谱重叠，它们的发射的室温单粒子光谱已被证明是难以捉摸的。在这里，我们介绍双激子预示光谱，使单光子雪崩二极管阵列光谱仪。这使我们能够直接观察双激子-激子发射级联，并在室温下测量单量子点的双激子结合能，即使它远低于热展宽和光谱扩散的尺度。此外，我们发现迄今掩盖的合奏，双激子结合能与电荷载流子的限制和波动的本地静电势的相关性。预示光谱学有可能极大地扩展我们对多电子系统中电荷载流子动力学和量子光学协议并行化的理解。
2021-08-01 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Generation of C-band entangled photon pairs by biexciton-exciton cascade from symmetric InAs/InP quantum dots
本文研究高对称 InAs/InP 量子点在 C 波段的双激子–激子级联纠缠光子产生，结合光谱、层析与理论计算识别性能瓶颈并提出改进路径。
2025-09-29 cond-mat.other quant-ph
Inversion of exciton level splitting in quantum dots
激子自旋态简并性的证明是从双激子级联中产生纠缠光子对的重要一步。我们测量的精细结构的激子和双激子状态的大量的单个InAs量子点在GaAs矩阵的激子偶极子的水平和垂直偏振分量的能量分裂示出减少激子限制减少，关键通过零和改变符号。热退火显示，以减少激子限制，从而增加分裂接近零的点的数量。
2006-01-30 cond-mat.other quant-ph
Voltage Induced Hidden Symmetry and Photon Entanglement Generation in a Single, Site-Selected Quantum Dot
利用半导体量子点中双激子的辐射衰减实现纠缠光子对源的现有建议受到两个中间单激子态的简并性的限制。我们展示了如何解除这一要求，如果双激子的结合能可以调谐到零，我们证明了这种unbinding的双激子在一个单一的，预先定位的InAs量子点受到横向电场。充分的双激子相互作用的计算，揭示了如何通过操纵电子-空穴库仑相互作用和随之而来的引入隐藏的对称性是不受约束的。
2007-06-07 quant-ph
Enhanced two-photon emission from a dressed biexciton
半导体量子点中双激子在共振双光子激发下的辐射双光子级联是产生光子对的一种很有前途的候选方式。在这项工作中，我们提出了一个计划，以获得双光子发射，允许非常强烈的驱动场下操作。这种方法依赖于Purcell增强的双光子虚跃迁的状态之间的双激子打扮的激光。由双激子能级结构提供的丰富性允许达到各种制度，从与驱动场正交的偏振的反聚束和聚束光子对，到偏振纠缠双光子发射。这证明了从修饰态的阶梯中发射双光子的一般范例可以在各种系统中找到有趣的特定实现。
2015-06-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Universal finestructure eraser for quantum dots
通过双激子-激子级联从量子点产生的可测量的纠缠度关键取决于亮激子精细结构分裂和检测时间分辨率。在这里，我们提出了一种快速旋转波片的光学方法来消除这种精细结构的分裂，从而获得高程度的纠缠与近单位效率。我们的光学方法是可能的与当前的技术，也是兼容的任何量子点显示精细结构分裂。
2017-07-13 quant-ph
Pulse shaping for on-demand emission of single Raman photons from a quantum-dot biexciton
嵌入光学腔中的半导体量子点是很有前途的单光子按需源。本文从理论上研究了双激子与量子点的基态之间的光驱动双光子喇曼跃迁的单光子发射。这个过程的优点是，它允许用激光脉冲对发射的单光子的性质进行全光学控制。然而，由于存在其他衰减通道和激发诱导的量子干涉，单个拉曼光子的按需发射通常难以实现。在这里，我们表明，激光脉冲与非平凡的形状可以用来维持激发条件，随着脉冲强度的增加，按需制度达到。为了提供一个现实的画面，可实现的系统性能，我们包括声子介导的过程中的理论caluclations。在保持高光子纯度和不可分辨性的同时，我们发现，虽然基于高阶发射过程，但对于实际系统参数，按需拉曼光子发射确实可以通过适当定制的激光脉冲实现。
2021-04-28 quant-ph
Phonon-assisted robust and deterministic two-photon biexciton preparation in a quantum dot
我们在实验和理论上研究了一种简单但更强大和灵活的替代拉比振荡型双激子制备协议传统上用于半导体量子点。量子点由强激光脉冲激发，该强激光脉冲与双光子共振正失谐，通过利用光子修饰态的声子诱导热化产生双激子态的按需初始化。它示出，在皮秒范围内的激发脉冲，一个稳定的和高保真度高达$f_{XX}=0.98\pm 0.01$达到。值得注意的是，所产生的光子显示出与共振双光子方案中测量的相似的相干性。该协议是一个强大的工具，用于控制复杂的固态系统相结合的辐射级联，纠缠和谐振腔模式。
2014-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Size-Limited Room Temperature Single-Photon Emission from Sidewall-Treated Fractional Dimension InGaN Quantum Dots: Determined by Density-of-States-Corrected Ultrafast Carrier Dynamics and Improved Signal-to-Noise Ratio
Technical University of Berlin（柏林工业大学）
研究通过化学和光电化学蚀刻制备的InGaN量子点实现了室温单光子发射，探讨了量子点尺寸对载流子动力学和信噪比的影响，揭示了量子点表面处理对单光子纯度的提升机制。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Entangled Photons from Small Quantum Dots
讨论了小量子点旋转栅门的能级方案及其在双光子纠缠产生中的应用。由于单电子能级的大的能量分裂，只有一个单电子能级和一个单空穴能级可以与导带和价带中的能级共振。这导致一个模型有九个不同的水平，这是分裂的库仑相互作用。我们表明，光学选择规则是不同的平坦和高大的圆柱对称点，以及这如何影响质量的纠缠产生的双激子状态的衰变。模型中考虑了载流子隧穿效应和谐振腔效应。
2002-10-24 quant-ph
Coherent optical writing and reading of the exciton spin state in single quantum dots
我们证明了一个单一的半导体量子点的中性激子共振的光脉冲的偏振态和它的光生激子的自旋状态之间的一一对应关系。这是使用两个双偏振和独立调谐的皮秒激光脉冲来实现的。第一个“写”的自旋状态的共振激发激子。第二个被调谐到双激子共振，它的吸收被用来“读取”激子自旋状态。第二脉冲的吸收取决于其相对于激子自旋方向的偏振。激子自旋的变化导致我们监测的双激子线的光致发光强度的相应变化，从而获得光偏振的庞加莱球上的任何点到激子自旋的布洛赫球上的点之间的一一映射。
2011-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence and indistinguishability of highly pure single photons from non-resonantly and resonantly excited telecom C-band quantum dots
在本工作中，共振泵浦方案在提高光子相干性的效果进行了研究，在通信C波段发射的InAs/InGaAs/GaAs量子点。多个示例性量子点的跃迁的线宽分别通过傅里叶变换光谱和共振扫描在带上泵浦和共振荧光下确定。平均线宽从带上激发中的$9.74\,\mathrm{GHz}$减小到共振荧光中的$3.50\,\mathrm{GHz}$，强调其优越的相干性。此外，证明了具有$49.2\,\%$保真度的相干态制备的可行性，构成了从量子点按需生成相干的单个C波段光子的步骤。最后，双光子激发的双激子的共振泵浦方案进行了研究。一个解卷积的单光子纯度值的$g^{(2)}_{\mathrm{HBT}}(0)=0.072\pm 0.104$和程度的不可逆性的$V_{\mathrm{HOM}}=0.894\pm0.109$确定的双激子跃迁。这代表了实现量子通信应用（如电信波长的量子中继器方案）的先决条件的重要一步。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polarization entangled photons from quantum dots embedded in nanowires
我们首次测量了嵌入InP纳米线中的单个InAsP量子点的双激子到基态级联的光子偏振纠缠。我们观察到对参考最大纠缠态的保真度为0.76（2），同时观察到并发度为0.57（6）。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
An intuitive scheme for the restoration of entanglement for polarization-entangled photons emitted from quantum dots with non-vanishing fine structure splitting
通过双激子-激子复合级联从量子点产生偏振纠缠光子由于中间激子能级之间存在能量分裂而变得复杂，这严重降低了纠缠光子源的质量。在本文中，我们提出了一种新的，概念上简单和直接的建议，恢复纠缠的源，通过应用级联的时间依赖的操作上发出的光子。这与通常采用的技术形成鲜明对比，通常采用的技术作用于量子发射器本身，以消除其根部的精细结构分裂。与当前技术的实施的可行性进行了讨论，并通过一系列的蒙特卡罗模拟的实验装置的缺陷的建议的补偿方案的鲁棒性进行评估。
2021-10-11 quant-ph
Electric-field control of photon indistinguishability in cascaded decays in quantum dots
本文提出通过外加电场调控量子点双激子-激子级联跃迁的寿命比，从而提升级联发射光子的不可分辨性，实验表明其不可分辨性随电场增强而提高且线宽保持接近变换极限，有利于多光子干涉应用。
2025-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Effects of photo-neutralization on the emission properties of quantum dots
本文研究了量子点在双光子共振激发和外加光中和激光作用下的相干特性。对于双激子-激子对，光中和增加了激发过程的效率，从而增加了源的亮度，增加了约1.5倍。这种增强不会降低系统中的相关相干性;既不会降低单光子相干时间，也不会降低激发过程的相干性。
2016-03-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two Biexciton Types Coexisting in Coupled Quantum Dot Molecules
本文研究了耦合量子点分子中两种双激发子的共存与相互作用，揭示了强相互作用和弱相互作用双激发子的特性，为可调量子发射器设计提供支持。
2023-05-18 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Entangled Photon Pairs from Semiconductor Quantum Dots
层析分析表明，当应用光谱滤波时，从双激子衰变级联发射的光子对的偏振态变得纠缠。测量得到的光子对密度矩阵满足Peres纠缠判据，其误差大于实验不确定度的3个标准差，并且违反了Bell不等式。我们发现，光谱滤波删除了光子颜色中包含的"哪条路径“信息，并且量子点自由度中的反射信息可以忽略不计。
2006-01-30 cond-mat.str-el quant-ph
Beyond the four-level model: Dark and hot states in quantum dots degrade photonic entanglement
本研究测量GaAs量子点在最高65 K下双激子—激子级联光子对的偏振纠缠，结合附加热态、暗态及声子辅助跃迁解释纠缠退化，为高温纠缠光子源优化提供依据。
2022-12-19 quant-ph
Electron-hole spin flip-flop in semiconductor quantum dots
我们使用时间分辨的强度互相关测量来识别带负电荷的量子点中的双激子-激子辐射级联。极化敏感相关测量明确地表明，激发的两个电子的三重态通过自旋非守恒触发器与基态重空穴非辐射弛豫到它们的单重态基态。我们解释了这种机制的限制电子状态和LO声子之间的共振耦合。这种共振相互作用与电子-空穴交换相互作用一起为这种否则自旋阻塞的电子弛豫提供了有效的机制。
2014-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of Fast Quantum Control of Exciton Dynamics in Semiconductor Quantum Dots
从理论上探讨了半导体量子点中多激子态动力学的光学量子控制技术。复合双色锁相脉冲被证明可以减少激子和双激子上的基本量子操作的时间一个数量级或更多。分析和数值方法设计的脉冲序列进行了研究。操作的保真度用于衡量其质量。一个改进的量子傅里叶变换算法构造只有拉比旋转，并示出减少操作的数量。通过数值模拟对所设计的脉冲在算法中的应用进行了测试。
2001-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation method of a photonic NOON state with quantum dots in coupled nanocavities
提出了一种从量子点和耦合纳米腔中产生路径纠缠$N00N$态光子的方法。在我们考虑的系统中，腔模频率被调谐接近双激子双光子共振。在适当的条件下，由于相消量子干涉，系统可以在能量本征态中具有目标$N00N$态。$N00N$态可以通过共振激光激发产生。该方法首先是针对双光子$N00N$态（$N=2$）提出的，基于我们的方法可以推广到更高的$N00N$态（$N>2$），并以$N=4$为例进行了应用.
2017-02-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Time-bin Entanglement from Quantum Dots
使用单个量子点作为发射器可以满足具有单个纠缠光子对的源的期望。然而，我们不一定只追求偏振纠缠，还可以利用其他自由度。在这一章中，我们重点讨论了时间自由度，以实现所谓的时间仓纠缠。这就要求我们将量子点相干地制备成双激子态，并建立特殊的干涉仪进行分析。最后，该技术可以推广到从合适的量子点实现时间仓和偏振超纠缠。
2016-09-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Stimulated generation of indistinguishable single photons from a quantum ladder system
我们提出了一种利用半导体量子点产生高度不可分辨的单光子的方案，并展示了其性能和潜力。该方案是基于双激子的共振双光子激发，然后刺激双激子选择性地制备激子。量子光学模拟和实验是在良好的协议，并表明该计划提供了显着的优势，比以前证明的激发方法。双激子的双光子激发抑制了再激发并实现了超低的多光子误差，而精确定时的刺激脉冲导致光子的非常低的定时抖动，并因此导致高的不稳定性。由于两个控制激光场都与发射能量失谐，因此该方案不需要偏振滤波，从而促进接近统一的高亮度。此外，发射的单光子的偏振由激励激光场控制，使得量子光的偏振是确定性可编程的。
2021-07-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Swing-up dynamics in quantum emitter cavity systems
本研究将SUPER方案扩展到腔中量子点，通过抑制激发周期内光子发射消除再激发，实现高纯度单光子与高纠缠双光子对。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Determinstic Generation of a Quantum Dot-Confined Triexciton and its Radiative Decay via Three-Photon Cascade
半导体量子点（QDs）是一种潜在的单光子和纠缠光子源，在量子信息处理中具有潜在的应用价值。利用双激子-激子辐射级联模型证明了偏振纠缠光子对的产生。增加量子点发射的量子相关光子数量的一个明显方法是使用高阶多激子，特别是三激子。为了实现这一目标，我们首先证明了量子点限制的三激子在一个定义明确的相干态的确定性产生，然后光谱识别和直接测量三光子辐射级联产生的顺序三激子-双激子-激子辐射复合。
2014-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conditions for entangled photon emission from (111)B site-controlled Pyramidal quantum dots
研究了高度对称的位控金字塔结构In 0.25Ga 0.75As量子点。讨论了偏振纠缠光子也可以从与Juska等人（Nat. Phot. 7，527，2013）。此外，解决了纠缠光子发射器的更高密度的一些限制。这些问题包括（1）剩余的小精细结构分裂和（2）在非共振激发条件下的有效QD充电，这大大减少了有用的双激子-激子复合事件的数量。一个可能的解决方案的充电问题的研究，利用双波长激发技术，它允许一个逐步的量子点电荷调谐从强负到正，并最终有效地检测纠缠光子从量子点，这将是无效的，否则在单波长（非共振）激发。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical Schemes for Quantum Computation in Quantum Dot Molecules
给出了三种在量子点中实现量子态纠缠的方法。我们这样做，通过展示如何定制的共振能量（Foerster-Dexter）转移机制和双激子结合能在量子点分子。我们计算这两个静电相互作用的大小作为点的大小，点间分离，材料成分，限制电位和施加的电场的函数，通过使用包络函数近似在两个长方体点分子。在第一个实现中，我们表明，它是可取的，以抑制Foerster耦合，并通过单独使用的双激子能量来创建纠缠。我们展示了如何在第二种实现方式中执行通用量子逻辑，该实现方式使用双激子能量以及适当调谐的激光脉冲：通过选择适当的材料参数，可以实现高保真逻辑。第三种实现方式提出通过切换Foerster相互作用本身来产生量子纠缠。我们表明，能量转移可以足够快，在某些点结构，开关可以发生在一个时间尺度上，这是远远小于典型的退相干时间。
2004-11-08 cond-mat quant-ph
Strain-Tunable GaAs Quantum dot: A Nearly Dephasing-Free Source of Entangled Photon Pairs on Demand
通过双激子-激子级联从半导体量子点产生纠缠光子是与量子发射体的固态性质相关的各种退相干机制的基础。到目前为止，这已经阻止了近最大纠缠光子的演示，而没有效率低下和复杂的后选择技术的帮助，这些技术几乎不适合量子通信技术。在这里，我们解决这个挑战，使用应变可调GaAs量子点驱动下的双光子共振激发和严格简并激子状态。实验证明，我们的按需源产生的偏振纠缠光子的保真度为0.978（5）和并发度为0.97（1），而不诉诸后选择技术。此外，我们表明，剩余的退相干机制可以克服使用适度的Purcell增强，以实现纠缠度>0.99。我们的研究结果强调，GaAs量子点可以很容易地用于先进的通信协议依赖于量子纠缠的非局域特性。
2018-10-10 quant-ph
Collective Excitation of Spatio-Spectrally Distinct Quantum Dots Enabled by Chirped Pulses
对于产生纠缠光子的可扩展光子器件，期望在可以被共同激发的系综中具有多个量子发射器，而不管它们的光谱可变性。对于量子点，拉比旋转，最流行的共振激发方法，不能保证一个通用的，高效的激发态制备，因为它的激发参数的敏感性。相比之下，依赖于啁啾光脉冲的绝热快速通过（ARP）不受量子点光谱不均匀性的影响。在这里，我们提倡ARP的鲁棒性，同时激发多个量子点的双激子态。对于正啁啾，我们发现，也有制度的声子优势，扩大了容忍范围的光谱失谐。使用相同的激光脉冲，我们证明了能量和空间上不同的量子点的同时激发。能够产生空间复用纠缠光子对是朝着光子器件的可扩展性迈出的一大步。
2022-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-classical correlation of cascaded photon pairs emitted from quantum dot
研究了自组装量子点双激子级联衰变产生的光子对之间的量子关联，并确定了量子关联突变的温度行为。给出了精细结构劈裂与突变温度的关系。我们的研究表明，这种关联行为的突变温度与系统中的背景噪声无关，且远低于纠缠猝死温度，因此在实验中观察关联突变现象应该比观察纠缠猝死更容易。
2011-11-14 quant-ph
Improved fidelity of triggered entangled photons from single quantum dots
我们演示了嵌入GaAs/AlAs平面微腔中的单个InAs量子点的双激子级联的偏振纠缠光子对的按需发射。样品设计的改进使润湿层蓝移，以减少测量中背景光的贡献。结果表明，探测到的光子对中有70%以上是纠缠的。高精度的（|HxxHx>+|我们确定的VxxVx>）/2^0.5态足以满足许多纠缠测试。改进的纠缠质量代表了实现与量子信息中的应用兼容的实用量子点源的重要一步。
2006-02-26 cond-mat.other quant-ph
Surface acoustic wave controlled carrier injection into self-assembled quantum dots and quantum posts
报道了利用射频声表面波（SAW）对自组装量子点和量子柱进行声电控制的最新进展。我们表明，这些光学活性纳米结构的占据状态可以通过SAW诱导的光生激子的解离和由此产生的顺序双极载流子注入，这强烈有利于形成中性激子的量子岗位相比，传统的量子点控制。我们展示了高保真度制备的中性双激子，这使得这种方法适用于确定性纠缠光子对的产生。声表面波驱动的声电荷传输被发现是非常有效的宽量子阱周围的量子柱。最后，我们提出了直接观察的声学触发载流子注入到远程定位，个人量子职位，这是所需的低抖动SAW触发单光子源。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-demand generation of entangled photons pairs in the telecom O-band from nanowire quantum dots
本文利用位点可控纳米线量子点实现电信O波段按需高保真纠缠光子对源，测得85.8%保真度与12.5%首镜效率。
2025-02-19 quant-ph
Signatures of the Optical Stark Effect on Entangled Photon Pairs from Resonantly-Pumped Quantum Dots
本研究通过共振泵浦量子点实验，揭示激光诱导 AC-Stark 效应导致发射光谱改变，并随脉冲占比和泵浦功率升高降低纠缠并发度，但仍存在其他限制因素。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Arbitrary vector beam generation in semiconductor quantum dots
本文提出在薄盘形量子点介质中利用双激子非线性效应和四波混频生成任意矢量光束，并展示了通过控制场相位实现偏振旋转及温度影响分析。
2024-07-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Dots as Solid-State Sources of Entangled Photon Pairs
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文综述了量子点作为固态源产生纠缠光子对的最新进展，探讨了其在量子通信、计算和传感中的应用前景。
2026-02-05 physics.optics quant-ph
A quantum dot single-photon source with on-the-fly all-optical polarization control and timed emission
单光子源是研究量子光学基本概念及其在量子信息科学中应用的关键。在可用的不同来源中，半导体量子点在基于半导体的芯片解决方案中具有直接的可集成性，并且可以根据需要触发光子发射。通常，光子发射事件是级联双激子-激子发射方案的一部分。发射光子的重要性质，如偏振和发射时间，本质上是概率性的，或由系统的电子性质预先确定。在这项工作中，我们研究了双激子的直接双光子发射。我们表明，通过这种高阶跃迁的发射提供了一个更通用的方法来产生一个单光子。在我们提出的方案中，双激子的双光子发射是通过激光场（或激光脉冲）驱动系统进入带隙内的虚态来实现的。从这个中间虚态，感兴趣的单光子然后自发发射。它的特性由驱动激光脉冲决定，能够实现对光子发射的偏振状态、频率和时间的全光实时控制。
2014-12-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient Pulse-Excitation Techniques for Single Photon Sources from Quantum Dots in Cavities
我们提出了严格和直观的主方程模型来研究按需单光子源从脉冲激发量子点耦合到腔。我们考虑三种方法的源激发：共振π脉冲，非共振声子辅助反转，和双光子激发的双激子-激子级联，并调查的量子不可逆性，效率和纯度的发射光子的脉冲激发过程的效果。通过以捕获与光子和声子库耦合相关的非马尔可夫效应的方式明确地对时间相关的脉冲激发过程进行建模，我们发现，对于所有这些方案，可以以超过90%的效率发射具有接近统一不可逆性的光子，其中非共振方案由于激发脉冲的频率分离而不一定需要偏振滤波，并且允许非常高的单光子纯度。此外，非共振方法被证明是强大的，在某些参数制度，特别是激励脉冲持续时间的要求不太严格。我们还推导出了非共振驱动主方程的半解析简化形式，从而揭示了强驱动下激子-声子解耦在非共振声子辅助反转过程中的重要作用
2019-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bell inequalities and density matrix for polarization entangled photons out of a two-photon cascade in a single quantum dot
从理论上研究了半导体量子点中双激子-激子级联的联合光电探测几率，并解析地推导了纠缠态的密度矩阵和Bell不等式.我们的模型包括不同的机制，可能会破坏甚至破坏纠缠，如失相，能量分裂的中继激子态和这些中继能级之间的不相干的人口交换。我们明确地将纠缠的保真度与这些过程的动力学联系起来，并推导出违反贝尔不等式的阈值。应用于标准的InAs/GaAs自组装量子点，我们的模型表明，自发发射增强的激子态的腔效应增加了纠缠的保真度的值允许违反贝尔不等式。
2008-04-09 physics.optics quant-ph
Defect-Free Axially-Stacked GaAs/GaAsP Nanowire Quantum Dots with Strong Carrier Confinement
纳米线中的轴向堆叠量子点在纳米量子器件和激光器的制备中具有重要的应用。虽然它们的性能对晶体质量和结构非常敏感，但对于无缺陷无Au模式生长和结构优化以实现高性能的研究相对较少。在这里，我们报告了第一个自催化无缺陷轴向堆叠深NWQD的详细研究。当50个GaAs量子点放置在单个GaAsP NW中时，保持高结构质量。量子点具有非常尖锐的界面（1.8~3.6 nm），可以紧密堆叠，具有非常相似的结构特性。它们在非氮化物III-V NWQD中表现出最深的载流子约束（~90 meV）和最大的激子-双激子分裂（~11 meV），并且由于优异的稳定性，在环境气氛中储存超过6个月后可以保持良好的光学性质。我们的研究为构建与CMOS技术兼容的高性能轴向堆叠NWQD器件奠定了坚实的基础。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Multiplexed Single Photons from Deterministically Positioned Nanowire Quantum Dots
固态量子发射器是按需不可区分或纠缠光子的极好来源，并且可以承载长寿命的自旋存储器，这是光子量子信息应用的关键资源。然而，它们的可扩展性仍然是一个突出的挑战。在这里，我们提出了一种可扩展的技术，从多个独立的量子点，在芯片上的光子流复用到一个光纤网络中使用的芯片外。通过将多芯光纤并入共聚焦显微镜中并在空间上将多个焦点（在这种情况下为七个）与确定性定位的纳米线阵列中的量子点匹配来实现多路复用。首先，我们报道了单纳米线量子点在共振双光子激发下双激子-激子级联发射的相干控制。然后，作为原理证明的演示，我们在纳米线阵列上执行并行光谱，以识别两个几乎相同的量子点在不同的位置，随后调谐到与外部磁场共振。然后实现来自这两个量子点的无背景单光子的复用。我们的方法，适用于所有类型的量子发射器，可以很容易地按比例放大到多路复用$>100$量子光源，提供了一个突破性的硬件光子为基础的量子技术。直接应用包括量子通信、量子模拟和量子计算。
2020-05-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Fundamental intrinsic lifetimes in semiconductor self-assembled quantum dots
自组装量子点（QDs）可以按需提供单光子、双激子级联过程产生的纠缠光子对、单自旋量子比特等，为量子信息技术的实现提供了一个理想的平台，而激子的精细结构分裂（FSS）是QDs实现这些应用的一个基本特性。从对称性的角度来看，由于两个明亮的激子态属于具有C2v对称性的量子点的两种不同表示，因此它们不仅应该具有不同的能量，而且应该具有不同的寿命，这被称为激子寿命不对称。与广泛研究的频率选择表面相反，文献中仍然没有对激子寿命不对称性进行研究。在这项工作中，我们进行了第一次调查的激子寿命不对称的自组装量子点，并提出了一个理论，间接推断寿命不对称的量子点的可测量的质量。进一步揭示了量子点的本征寿命及其不对称性是量子点的基本量，决定了量子点的非本征寿命不对称性、偏振角、频率选择性及其在单轴外力作用下的演化.我们的研究结果为深入理解量子点的性质提供了重要依据。
2017-12-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Entanglement on demand through time reordering
纠缠光子可以产生“按需”在一个新的计划，涉及酉时间重排的辐射衰变级联中发射的光子。该方案产生偏振纠缠光子对，即使在重新排序之前，发射的光子携带重要的“路径信息”，并且它们的偏振是未纠缠的。这表明量子年代学可以以无损和确定性（酉）的方式进行操纵。该理论原则上可以被测试并应用于半导体量子点中的双激子级联。
2008-01-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic Photon Pairs via Coherent Optical Control of a Single Quantum Dot
半导体激子在量子点中的强约束导致了类似原子的行为。这种结构的全部益处在谐振激发中最好地观察到，其中激发态可以被确定性地填充和相干地操纵。由于大的折射率和器件几何形状，在III/V自组装量子点中观察不受激光散射的共振激发发射仍然具有挑战性。在这里，我们利用双激子结合能，通过双光子共振激发的InAs/GaAs量子点，创建一个非常干净的单光子源。我们观察到激发激光和多光子发射的完全抑制。此外，我们进行充分的相干控制的地面双激子态量子比特和观察使用全光回波技术的扩展的相干时间。确定性的相干光子对的产生使该系统适合于时间仓纠缠的产生和不同来源的光子相互作用的实验。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
All-Optical Depletion of Dark Excitons from a Semiconductor Quantum Dot
半导体量子点被认为是制造单光子按需源的主要场所。然而，长寿命暗激子的产生对这些源的效率施加了显著的限制。我们展示了一种技术，光泵暗激子人口，并将其转换为一个明亮的激子人口，使用中间激发双激子状态。我们的实验表明，我们的方法大大减少了DE人口，同时加倍触发亮激子发射，从而接近近单位保真度的量子点耗尽。
2015-04-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposed Scheme to Generate Bright Entangled Photon Pairs by Application of a Quadrupole Field to a Single Quantum Dot
纠缠光子源是量子光学、量子传感和量子通信的关键。半导体量子点通过双激子-激子级联产生按需纠缠光子对。然而，这对光子在所有方向上各向同性地发射，因此将收集效率限制在百分之几。此外，量子点中的应变和结构不对称性提升了级联中中间激子态的简并度，从而降低了测量的纠缠保真度。本文提出了一种利用四极静电势从半导体量子点中产生纠缠光子对的方法。我们表明，四极电场校正激子波函数的空间不对称性的任何量子点偶极子取向和完全擦除精细结构分裂，而不损害电子和空穴之间的空间重叠。我们的方法与纳米光子结构（如微腔和纳米线）兼容，从而为具有高保真度和收集效率的纠缠光子的确定性来源铺平了道路。
2019-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Statistical limits for quantum networks with semiconductor entangled photon sources
半导体量子点是量子通信应用的有前途的构建块。虽然已经实现了纠缠光子的确定性、有效性和相干发射，但实现实用的量子中继器仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们探索的统计限制纠缠交换的偏振纠缠光子的来源，从常用的双激子激子级联。我们强调了调整激子精细结构的必要性，并解释了为什么经常观察到的量子点中光子纠缠的时间演化不适用于大型量子网络。我们确定的关键，统计分布的设备参数纠缠交换的基础上两个来源。开发了一个数值模型，用于对器件制造、动态调谐技术和统计效应的后果进行基准测试，以便使基于半导体的量子网络的实现更接近现实。
2022-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Energy-Tunable Quantum Dot with Minimal Fine Structure Created by Using Simultaneous Electric and Magnetic Fields
单量子点的中性双激子级联是一种很有前途的纠缠光子对源。纠缠态的性质是由激子本征态之间的能量差决定的，称为精细结构分裂（FSS）。在这里，我们同时使用两个独立的调谐机制：面内磁场和垂直电场来降低FSS的幅度。我们观察到，在每个量子点中存在一个最小可能的FSS，它与这些调谐机制无关。然而，与同时应用的电场和磁场，我们表明，FSS可以减少到其最小值的能量的发射调谐超过几毫电子伏的5-T磁铁。
2015-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of polarization-entangled photon pairs from two interacting quantum emitters
Centro de Física de Materiales (CMF-MPC), CSIC-UPV/EHU（材料物理中心（CMF-MPC），CSIC-巴斯克国立大学联盟）；Department of Electricity and Electronics, University of the Basque Country (UPV/EHU)（巴斯克国立大学（UPV/EHU）电力与电子工程系）；Donostia International Physics Center (DIPC)（圣塞巴斯蒂安国际物理中心（DIPC））；Ikerbasque, Basque Foundation for Science（伊克尔巴斯科，巴斯克科学基金会）
本文提出利用两个具有垂直跃迁偶极矩的量子发射体生成偏振纠缠光子对，通过Wigner-Weisskopf理论证明其可行性，并展示通过光学滤波器可实现高纠缠光子对的后选择。
2026-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
