Dynamic polarization of electron spins interacting with nuclei in semiconductor nanostructures
我们提出了一种新的定域电子自旋取向机制：$dynamic~electron~spin~polarization~provided~by~nuclear~spin~fluctuations$。电子的角动量是在弱磁场中通过超精细相互作用从核自旋系统中获得的。为此，样品被非偏振光照射，该非偏振光既不直接极化电子也不直接极化原子核。我们预测，在几个毫特斯拉的纵向磁场中，束缚在局域激子中的电子可以达到100%的自旋极化。对（In，Al）As/AlAs量子点中的动量间接激子进行了原理验证实验，在17 mT的磁场中测得电子自旋极化率为30%.
2020-06-23 cond-mat.mes-hall
Kondo effect in nanostructures
当与费米气体的耦合在相互作用系统的简并基态多重态中引起跃迁时，就会产生近藤效应。在任何纳米尺度的输运实验中，与费米气体的耦合和相互作用都是自然存在的。同时，许多纳米结构可以容易地调谐到简并点附近。这就是为什么各种形式的近藤效应经常影响中尺度和纳米尺度系统中的低温输运。在这篇简短的综述中，我们讨论了近藤效应的基本物理及其在低温下通过单电子晶体管的电子输运中的表现。
2006-02-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Accurate and efficient description of interacting carriers in quantum nanostructures by selected configuration interaction and perturbation theory
基于原子紧束缚计算，结合组态的迭代选择和微扰理论，提出了一种计算百万原子量子纳米结构中相互作用载流子多体态的方法.这种方法使大型激子复合物和多电子系统的调查与近全组态相互作用的准确性，即使只有一个小子空间的完整的多体希尔伯特空间进行采样，从而节省数量级的计算资源。这种方法的重要优点是，收敛是由一个单一的参数，阈值控制，并且基态和激发态可以同等对待。我们证明了该方法的极端效率，由多达13个激子组成的复合物的数值研究，这需要填充状态的第四个电子壳层。我们发现，该方法一般收敛速度快的阈值的函数，从一个显着的增强由于微扰校正受益。单粒子基态的选择的作用进行了讨论。结果表明，该算法收敛速度更快的Hartree-Fock基础上只有高电荷系统，其中库仑排斥占主导地位。最后，基于二阶微扰能量修正只依赖于多体哈密顿量的非对角元素的观察，我们提出了一种只需要相对少量的库仑矩阵元素就可以精确计算多体态的方法。
2020-03-08 cond-mat.mes-hall
Quantum Micromagnetic Theory of Magnons in Finite Nanostructures
本文提出量子微磁理论形式体系，通过引入微磁哈密顿量量子算符并处理非均匀基态，推导出线性量子Landau-Lifshitz方程，从而完整描述有限纳米结构中磁振子谱，并应用于研究纳米盘低温热涨落。
2024-11-20 cond-mat.mes-hall
Direct observation of non-equilibrium spin population in quasi-one-dimensional nanostructures
对两种自旋物质的相互作用能级之间的相互作用的观察受到连续跟踪能级的困难的限制，因此量子线中的自旋输运仍然没有得到很好的理解。我们提出了一个直流电导功能的非平衡输运制度，一个直接的迹象表明，第一个一维子带填充主要是由一个自旋物种。这种反常自旋布居数随磁场和源漏偏置的变化是直接测量的。我们显示的源极-漏极偏置改变自旋极化在半导体纳米线，提供了一个完全电气的方法，创建和操纵自旋极化以及自旋极化电流。
2010-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transport Through Nanostructures with Asymmetric Coupling to the Leads
利用基于有效非厄米哈密顿量的开放量子系统的方法，我们充分描述了相干量子发射机的一个范例模型的输运性质：一个有限序列的平方势垒。我们考虑一般情况下的非对称外部障碍和可变的耦合强度的环境。我们证明了输运性质是非常敏感的系统的开放程度，并确定在任何给定程度的不对称的最大传输的参数。通过分析非厄米哈密顿量的复本征值，我们发现了一个双跃迁到一个超辐射区，在那里输运性质和共振结构发生了强烈的变化。我们将我们的分析扩展到无序的存在和更高的维度。
2010-07-29 cond-mat.mes-hall
Proximity induced ferromagnetism, superconductivity, and finite-size effects on the surface and edge states of topological insulator nanostructures
Bi $_{2}$ Te $_{3}$和Bi $_{2}$ Se $_{3}$是公知的3D-拓扑绝缘体。由这些材料制成的膜表现出具有狄拉克色散的类金属表面态，并具有高迁移率。高迁移率类金属表面态可以用作基于TI的场效应晶体管的沟道材料。虽然这种晶体管提供了优越的终端特性，但它们存在固有的零带隙问题。表面态的带隙的缺乏阻止了容易的关断机制。在这项工作中，可以采用的技术，很容易打开的TI表面状态的带隙。描述了两种方法：1）用磁化轴可控的铁磁体覆盖表面态。铁磁体的磁化强度作为交换相互作用项纳入哈密顿量。2)一个\textit{s}波超导体，由于邻近效应，当耦合到3D-TI打开表面上的带隙。这种TI超导体异质结建模使用Bogoliubov-de Gennes哈密顿量。还提出了一个比较，证明有限尺寸效应的表面状态的3D-TI和边缘状态的碲化镉/碲化汞/碲化镉为基础的2D-TI。与需要至少100.0 $ \mathrm{nm} $的厚度的2D-TI结构相比，3D-TI纳米结构可以减小到低至10.0 $ \mathrm{nm} $的尺寸。所有的计算使用连续四带k.p哈密顿量。
2014-09-02 cond-mat.mes-hall
Photon heat transport in low-dimensional nanostructures
在低温下，当声子模被有效冻结时，光子输运是金属系统热弛豫的主要机制。从微观多体哈密顿量出发，发展了一种非平衡格林函数方法来研究光子在纳米结构中的能量输运。得到了金属岛与一维电磁场之间能流的形式精确表达式。从这个表达式中，我们得到的量子化的热导，以及显示如何可以推广到非平衡的情况下的结果。通常，岛电子的频率依赖性电流噪声决定能量转移速率。
2007-08-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Indirect coupling between localized magnetic moments in zero-dimensional graphene nanostructures (quantum dots)
研究了两种石墨烯纳米片（约100个碳原子，具有锯齿形和扶手椅形边缘）的原位磁性杂质间的间接Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida（RKKY）耦合.具有哈伯德项的紧束缚汉密尔顿用于结构边缘杂质之间耦合的非微扰计算。一般来说，对于扶手椅边缘的纳米片，发现对电荷掺杂具有显著的耦合鲁棒性，而对于扶手椅边缘的结构，相互作用较弱并且对电荷掺杂更敏感。此外，间接交换的距离依赖性显着不同的边缘形式。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Entanglement spectrum and symmetries in non-Hermitian fermionic non-interacting models
研究了带隙非相互作用非厄米系统中纠缠谱的性质及其与系统哈密顿量拓扑性质的关系。在非厄米系统中，可以定义两个不同的纠缠哈密顿量族，这取决于我们是只考虑右本征态（或等价地只考虑左本征态）还是考虑左本征态和右本征态的组合。我们表明，它们的纠缠谱仍然可以有效地计算，在厄米极限。我们讨论了如何对称性的哈密顿映射到纠缠谱的对称性取决于选择的多体状态。通过几个一维和二维的例子，我们表明，双正交纠缠哈密顿量直接继承的拓扑性质的哈密顿线带隙相位，具有特征奇异和能量零模式。右（左）密度矩阵承载着多体右（左）本征态自身拓扑性质的独特信息。在纯点带隙相中，当能带不可分离时，纠缠汉密尔顿量和系统汉密尔顿量之间的关系就会破裂。
2019-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Interacting Quantum Dot Coupled to a Kondo Spin: A Universal Hamiltonian Study
我们研究了一个由“普适哈密顿量”描述的耦合到近藤自旋的介观相互作用量子点。点内的铁磁交换相互作用导致基态自旋的逐步增加;近藤相互作用对这种斯通纳阶梯进行了非平凡的修改。我们发现，自旋跃迁步骤移动到较低的值的交换耦合弱近藤相互作用，但移动回足够强的近藤耦合。通过在定制的好自旋基础上对角化系统哈密顿量，并在弱和强近藤耦合极限下解析地解决了这个问题。近藤和铁磁交换的相互作用可以用实验可调参数来探测。
2008-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
Exact solution for many-body Hamiltonian of interacting particles with linear spectrum
本文给出了在任意外场中具有线性色散律的一维相互作用粒子系统的薛定谔方程的精确解，并将其归结为两组粒子以固定的距离沿相反方向作匀速运动。将该问题应用于二维拓扑绝缘体的边态。
2017-09-18 cond-mat.mes-hall
Interacting Weyl semimetals: characterization via the topological Hamiltonian and its breakdown
外尔半金属（WSMs）构成了一个三维相与线性分散的外尔激发在低能量，这导致不寻常的电动力学响应和开放的费米弧边界。我们推导出一个简单的标准来识别和表征WSM在相互作用的设置使用精确的电子格林函数在零频率，它定义了一个拓扑布洛赫哈密顿。我们应用这一标准的数值分析，通过集群和其他方法，相互作用的晶格模型和没有时间反演对称性。我们确定了各种机制的相互作用如何移动和重整外尔费米子。我们的方法仍然有效的存在长程库仑排斥。最后，我们引入了一个WSM相，我们的标准打破了由于分馏：带电的外尔准粒子是正交的电子。
2014-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
The Many-Body Ground State Manifold of Flat Band Interacting Hamiltonian for Magic Angle Twisted Bilayer Graphene
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究完整刻画了魔角扭曲双层石墨烯平带相互作用哈密顿量的基态流形，证明其恰为铁磁Slater行列式的线性张成。
2025-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el math-ph
Twisted bilayer graphene III. Interacting Hamiltonian and exact symmetries
导出了库仑相互作用下扭曲双层石墨烯（TBG）的哈密顿量，并研究了其对称性。首先，我们证明了所有投影的TBG哈密顿量都可以写成半正定哈密顿量，第一个例子在[PRL 122，246401]中找到。然后，我们证明了相互作用TBG哈密顿量在精确平坦带（非手征平坦）极限下具有精确的U（4）对称性。我们进一步定义，除了第一手征极限AA堆叠跳跃是零，一个新的第二手征极限AB/BA堆叠跳跃是零。在具有完全平坦能带的第一手征平坦极限（或第二手征平坦极限）中，TBG被增强为具有精确的U（4）$\times$ U（4）对称性，其生成元在两个手征极限之间是不同的。虽然在第一手征极限和非手征的情况下，这些对称性已被发现在[PRX 10，031034]的$8$最低带，我们在这里证明，他们是有效的投影到任何$8 n_\text{max}$粒子-空穴对称的TBG带，与$n_\text{max}>1$是小扭转角$<1^\circ$的实际情况。此外，在没有平坦能带的第一或第二手征非平坦极限中，仍然保持精确的U（4）对称性。我们还阐明了这里提出的U（4）对称性与[PRL 122，246401]的相似但不同的U（4）之间的联系。此外，我们表明，我们的投影哈密顿量可以被看作是正常有序库仑相互作用加上一个Hartree-Fock项从被动带，并表现出多体粒子-空穴对称性，使物理对称周围的电荷中性。我们还提供了一个有效的参数化的…
2022-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A parameter-free statistical model for two-dimensional carbon nanostructures
该研究结合八隅体规则提出无参数统计模型，通过解除碳纳米结构能量简并，无需外部参数即可精确预测键合能、电子密度及电子结构，为多维度电子性质研究提供新途径。
2024-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Graphene-based quantum heterospin graphs
Universidad de Oviedo（奥维耶多大学）；Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología, Universidad de Oviedo-CSIC（纳米材料与纳米技术研究中心，奥维耶多大学-西班牙国家研究委员会）；Eötvös Loránd University（罗兰大学）；Wigner Research Centre for Physics（维格纳物理研究所）；Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学）
本文提出利用石墨烯纳米结构实现反铁磁交替自旋链，通过量子哈密顿量分析揭示了三腿自旋图中总自旋量子数的双重简并特性。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall
Scattering solution of interacting Hamiltonian for electronic control of molecular spin qubits
本研究采用格林函数方法求解紧束缚相互作用哈密顿量下的电子非弹性散射问题，并结合第一性原理参数化建模分子自旋量子比特，证明散射电子自旋可概率性控制双量子比特纠缠。
2022-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Solvable Regime of Disorder and Interactions in Ballistic Nanostructures, Part I: Consequences for Coulomb Blockade
我们提供了一个框架来分析在费米能的能量$E_T$（无扰能量）范围内具有混沌边界条件的弹道量子点中的电子相互作用问题。在这个窗口内，我们表明，相互作用的特点是朗道费米液体参数。当点的无量纲电导$g$很大时，我们发现无序相互作用问题可以在鞍点近似中求解，该鞍点近似变得精确为$g\to\infty$（如在大N理论中）。无限$g$理论显示了一个向强耦合相的转变，其特征是与干净系统中的Pomeranchuk转变相同的序参量（自发相互作用引起的费米表面畸变），但被无序涂抹和钉扎。在有限的$g$，两个阶段和临界点演变成三个制度在$u_m-1/g$平面-弱和强耦合制度分离的交叉线从量子临界点控制的量子临界制度。在强耦合和量子临界区，由于与集体激发的耦合，准粒子在费米能的几个$Δ$内获得与能级间距$Δ$相同量级的宽度。在强耦合区，如果$m$是奇数，则对于指数小的外通量，点将（如果是孤立的）从正交系综跨越到酉系综，或者将（如果与引线强耦合）自发地打破时间反演对称性。
2003-06-26 cond-mat.mes-hall
On low eigevalues of the entanglement Hamiltonian, localization length, and rare regions in disordered interacting one-dimensional systems
研究了无序相互作用一维多粒子系统纠缠哈密顿量的低本征值的性质及其与局域化长度的关系。第一纠缠哈密顿能级间距的平均值与基态局域化长度成正比，并且与局域化长度一样，对无序度和相互作用强度也表现出同样的依赖性。这是由于纠缠仅限于局域化长度量级的距离。第一纠缠能级间距的分布表现出高斯型行为，正如预期的能级间距远大于无序加宽。对于弱无序系统（局域长度大于样品长度），分布在低能级间距处显示出额外的峰。这是因为在某些样品中存在罕见的区域，这些区域表现出类似金属的大纠缠和大粒子数波动行为。这些中间的“微乳液”嵌入在绝缘相的金属区域进行了讨论。
2017-10-04 cond-mat.mes-hall
Quantum shape oscillations in the thermodynamic properties of confined electrons in core-shell nanostructures
强约束结构在尺寸不变的形状变换下会出现量子形状效应。这种转变对受限粒子的热力学性质有明显的影响。由于其特有的几何形状，核壳纳米结构是观察量子形状效应的良好候选者。在这里，我们调查的非相互作用的简并电子限制在核壳纳米线的绝缘核和GaAs半导体壳的热力学性质。我们导出了形状相关的热力学量的表达式，并证明了受限电子的化学势、内能、熵和比热存在一种新的量子振荡。通过引入量子边界层的概念，计算了量子化能级在费米函数和态空间中的分布，为我们的结果提供了物理解释。除了密度、温度和尺寸外，形状本身也成为控制受限电子费米能的参数，这为精细调节费米能级和改变半导体极性提供了新的机制。
2022-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
TSTG I: Single-Particle and Many-Body Hamiltonians and Hidden Non-local Symmetries of Trilayer Moiré Systems with and without Displacement Field
我们导出了库仑相互作用投影到电荷中性点附近能带上的三层莫尔系统的哈密顿量。受最新实验结果的启发，我们将重点放在扭曲对称三层石墨烯（TSTG）与相对于中间层的镜像对称。我们提供了一个完整的对称性分析的非相互作用的哈密顿与垂直位移场耦合的能带结构，否则由扭曲的双层石墨烯（TBG）和高速狄拉克费米子，我们确定了一个隐藏的非局部对称性的问题。在这个位移场的存在下，我们构建了一个近似的单粒子模型，类似于TBG的三脚架模型，捕获了非相互作用TSTG的本质。我们还导出了含位移场的TSTG低能物理的更定量的微扰方案，得到了相应的本征态。这使我们能够获得库仑相互作用的哈密顿量投影在活动带TSTG波函数，并推导出完整的多体系统的哈密顿量。我们还提供了一个有效的参数化的相互作用的哈密顿量。最后，我们表明，在单粒子水平上的离散对称性促进$\mathrm{U} \left( 2 \right) \times \mathrm{U} \left( 2 \right)$自旋谷对称性扩大的对称群的相互作用问题在不同的限制。哈密顿量的相互作用部分在手征极限下表现出大的$\mathrm{U} \left( 4 \right) \times \mathrm{U} \left( 4 \right) \times \mathrm{U} \left( 4 \right) \times \mathrm{U} \left( 4 \…
2021-02-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Spin-lattice relaxation times of single donors and donor clusters in silicon
提出了一种计算硅纳米结构中施主的自旋-晶格弛豫时间（$T_1$）的原子论方法。该方法考虑了硅的完整能带结构，包括自旋-轨道相互作用。电子-声子哈密顿量，因此变形势，直接从应变依赖的紧束缚哈密顿量。该技术适用于硅中的单施主和施主团簇，并解释了$T_1$的变化与施主和电子的数量，以及施主的位置。在没有任何可调参数的情况下，这两个系统在磁场中的弛豫速率被发现变化为$B^5$，与实验测量结果非常吻合。结果还表明，通过在纳米结构中设计电子波函数，$T_1$时间可以按数量级变化。
2015-01-16 cond-mat.mes-hall
Tunneling Hamiltonian analysis of DC Josephson currents in a weakly-interacting Bose-Einstein condensate
超冷原子气体的原子电子学实验使我们能够研究弱相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的量子输运现象。在这里，我们专注于两端运输这样的BEC在零温度附近。利用隧道哈密顿量和Bogoliubov理论，我们得到了BEC中直流约瑟夫森电流的表达式，并将其应用于量子点接触和平面结等实验相关情况。由于Andreev束缚态的情况下，但与凝聚元素的耦合的存在下，BEC中的电流相位关系被发现是从一个在s波超导体不同。此外，BEC中的直流约瑟夫森电流依赖于隧穿元件的符号，这使得利用人工规范场技术实现所谓的$π$结成为可能。
2021-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Maximization of thermal entanglement of arbitrarily interacting two qubits
我们研究了两个相互作用量子比特的热纠缠。我们通过在给定的相互作用哈密顿量下调整局部哈密顿量来最大化它。我们证明了优化的局域哈密顿量具有不依赖于温度的简单形式，相应的优化的热纠缠在高温下以$1/(T log T)$形式衰减.我们还发现，在低温下的热纠缠是最大的，没有任何本地的哈密顿量和最大化的热纠缠的二阶导数的变化不连续的边界处的高温和低温阶段。
2011-04-04 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Numerical guidelines for setting up a general purpose k.p simulator with applications to quantum dot heterostructures and topological insulators
由Kohn和Luttinger首先开创的用于确定电子结构的k.p微扰法继续为几个能带结构特征提供有价值的见解。这种方法已被用于限制在三个方向上的异质结构。在本文中，建立一个k.p哈密顿使用有限差分近似这样的限制纳米结构的数值细节被明确证明。纳米结构属于两个对称类，即立方锌和菱形晶体被认为是。近来，菱形晶体作为最近发现的拓扑绝缘体（TI）类材料的候选者而获得了突出地位。最后，应变场的k.p哈密顿量和矩阵方程计算的内在和外部施加的应变在异质结构内的连续近似的并入。考虑了两个应用：1）计算数百万个闪锌矿InAs量子点的本征态，其中具有嵌入在GaAs基质中的不同铟成分的应力降低InGaAs层，以及2）菱面体拓扑绝缘体Bi $_{2}$ Se的色散$_{3}$薄膜。
2014-09-15 cond-mat.mes-hall
Semi-quantum approach to molecular dynamics simulation of thermal properties of low-dimensional nanostructures
我们提出了一个详细的描述半量子分子动力学模拟的随机动力学的相互作用粒子系统。在这种方法中，系统的动力学描述与使用经典的牛顿运动方程，其中的声子量子统计的影响是通过随机Langevin类似的力量与特定的功率谱密度（色噪声）。色噪声描述了分子系统与恒温器的相互作用。我们应用这种技术来模拟不同的低维纳米结构的热性质和热输运。我们描述了量子晶格系统中的温度的确定，其中不适用均分极限。我们表明，可以确定这样的系统的温度从测量的功率谱和温度和弛豫率无关的振动（声子）态密度。我们模拟了碳纳米管中的比热和热输运，以及具有完美（原子光滑）和粗糙（多孔）边缘的分子纳米带中的热输运，以及具有强烈非谐周期性原子间势的纳米带中的热输运。结果表明，在T<500K的整个温度范围内，声子的量子统计效应对碳纳米管都是必不可少的，此时碳纳米管的比热和热导率都明显小于基于声子经典统计的描述。
2012-07-20 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Engineering spectral properties of non-interacting lattice Hamiltonians
我们研究了一维格点的谱性质，它的跳跃幅度与位置有关，在位势是位置的光滑有界函数。我们发现一个精确的积分形式的状态密度（DOS）的极限的无限数量的网站，我们使用混合布洛赫-Wannier基础组成的分段Wannier函数。接下来，我们提供了一个精确的解决方案的逆问题，在一个晶格模型产生一个给定的DOS构建的位置依赖的跳跃。我们确认分析结果进行比较，通过精确对角化获得的各种化身的位置相关的跳跃和现场潜力的数值。最后，我们推广DOS积分形式的多轨道紧束缚模型与长程跳跃和更高的维度。
2021-04-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Majorana fermions in semiconductor nanostructures with two wires connected through ring
我们研究了半导体纳米结构中的Majorana费米子，该结构具有两条通过环连接的导线。纳米结构是镜面对称的，并且接近超导体。Rashba自旋轨道耦合和一个磁场平行于线或垂直于环。此外，通过超导环的中心施加一个磁通量，由于磁通量量子化和超导环中超导电流的热力学平衡，使得两条导线中超导序参量的相位差为零或$π$。如果相位差为$π$，两个马约拉纳模式显示出现在周围的环，而不相互作用。相反，如果相位差为零，这些马约拉纳模式消失，并在环周围的本地化状态具有有限的能量。这些状态可以通过将两个正常引线连接到导线和第三个引线直接连接到环的电导测量来检测。在从连接到导线的引线之一到直接连接到环的引线的差分电导的偏置依赖性中示出了通过马约拉纳模式（即，在具有$π$相位差的情况下）导致非常接近零偏置的两个峰值，而通过具有有限能量的状态的隧穿（即，在具有零相位差的情况下）如果环半径小，则导致远离零偏置的峰值。这种差异的情况下，没有马约拉纳模式在小环半径是明显的，因此可以用来识别马约拉纳模式。
2014-04-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photonic Mode Description of the Jaynes-Cummings Hamiltonian States
Lund University（隆德大学）
本工作综述电子二能级系统的杰恩斯-卡明斯形式理论，给出响应的光子模式描述与极限情况解析结果，并关联量子比特读取色散位移等关键概念，助力理解测量响应的影响因素。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
