Charge and spin state readout of a double quantum dot coupled to a resonator
状态读出是量子计算机的关键要求。对于基于磁阻器的量子比特设备，它通常使用单独的介观静电计来完成。在这里，我们展示了一个简单的检测方案，其中射频谐振电路耦合到半导体双量子点用于探测其电荷和自旋状态。这些结果展示了一种新的非侵入性技术，用于测量量子点系统中的电荷和自旋态，而不需要单独的介观检测器。
2010-04-23 cond-mat.mes-hall
Electron spin manipulation and resonator readout in a double quantum dot nano-electromechanical system
将纳米机械谐振器磁耦合到限制两个电子的双量子点可以实现对单个电子自旋的操纵和谐振器的固有频率的读出。当拉莫尔频率与谐振器频率匹配时，其中一个点中的电子自旋可以通过磁化的谐振器选择性地翻转。通过同时测量双电子双量子点的电荷状态，可以检测该跃迁，从而能够确定机械谐振器的固有频率。
2007-09-10 cond-mat.mes-hall
Preparation and Readout of Multielectron High-Spin States in a Gate-Defined GaAs/AlGaAs Quantum Dot
我们报道了在GaAs/AlGaAs单量子点中利用量子霍尔边缘态耦合的自旋滤波制备和读出多电子高自旋态、三电子四重态和四电子五重态。读出方案包括从多电子到双电子自旋状态的映射和随后的双电子自旋读出，从而避免了需要解决密集的多电子能级。使用这种技术，我们测量的高自旋态的弛豫，并发现它们是一个数量级的速度比低自旋状态。用精确对角化方法对自旋弛豫速率进行了数值计算，结果与实验符合较好。该技术为量子点中高自旋态的研究和应用提供了新的工具。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall
Selective Optical Charge Generation, Storage and Readout in a Single Self Assembled Quantum Dot
我们报道了单量子点电荷存储器件的研究。该设备允许选择性的光学充电的一个单一的点与电子，这些电荷的存储时间尺度远长于微秒和可靠的光学读出的电荷占用使用时间选通光致发光技术。该装置使我们能够直接调查在高电场超过4 μ s的时间尺度的电子依赖于电场的隧穿逃逸动力学。结果表明，这种结构和测量技术可以用来研究微秒时间尺度上的单量子点的电荷和自旋动力学。
2009-01-20 cond-mat.mes-hall
Time Resolved Control of Electron Tunnelling Times and Single-shot Spin Readout in a Quantum Dot
我们正在追求的能力，在量子点电路涉及两个以上的量子点执行时间分辨操纵单自旋。在本文中，我们展示了完整的计数统计，以及平均技术，我们用来校准隧道势垒。我们利用这一点，以实现Single Shot单自旋读出的设备中的设计，以形成一个三重量子点潜力的代尔夫特协议。我们能够调整隧道时间超过三个数量级。在10T下，我们得到了300微秒的自旋弛豫时间。
2009-10-16 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of a silicon quantum dot with an accumulation-mode gate sensor
灵敏的电荷检测使得固态系统中的量子位读出成为可能。最近，一种替代完善的电荷检测通过片上静电计已经出现，在原位门检测器和射频色散读出技术的基础上。这种方法有望通过消除对专用于感测的额外设备组件的需求来促进可扩展性。在这里，我们执行基于栅极的色散读出的积累模式硅量子点。我们观察到，积累模式的门检测器的响应显着影响其偏置电压，特别是如果这超过了电子积累的阈值。我们讨论和解释这些结果的色散响应的竞争电容的贡献。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall
Quantum dot state initialization by control of tunneling rates
我们研究了动态控制隧道势垒的量子点的电子加载。我们介绍了一种方法来测量个别离散状态的隧穿率，并确定其弛豫路径。隧道耦合的指数选择性使得能够通过独立地调谐能量和速率来加载到特定的量子点状态。而对于单电子的情况下，轨道弛豫导致快速过渡到基态，电子对的三线态到单线态弛豫被长自旋翻转时间抑制。这使得量子点中的单重态或三重态电子对态的快速门控初始化成为可能，在量子技术中具有广泛的潜在应用。
2019-03-06 cond-mat.mes-hall
Rapid high-fidelity spin state readout in Si/SiGe quantum dots via radio-frequency reflectometry
硅自旋量子比特作为容错量子计算的可扩展量子比特平台显示出巨大的前景。然而，量子纠错所需的电荷和自旋状态的快速高保真读出仍然是难以捉摸的。射频反射测量使得能够快速高保真读出GaAs自旋量子位，但是积累模式Si量子点器件的相对大的电阻和电容使得射频反射测量在这些平台中具有挑战性。在这项工作中，我们实现了射频反射在Si/SiGe量子点设备重叠的栅极，通过微小的设备级的变化，消除这些挑战。我们证明了电荷状态读出的保真度在99.9%以上，在300 ns的集成时间。我们通过传统的泡利自旋阻断和电荷锁存机制测量了双量子点的单重态和三重态，在2.08 $μ$ s和1.6 $μ$ s的积分时间内，我们分别获得了82.9%和99.0%的最大结晶度。我们还使用射频反射仪进行单次读出的单自旋状态通过自旋选择性隧道在微秒级的集成时间。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall
Optical initialization of hole spins in p-doped quantum dots: orientation efficiency and loss of coherence
本文研究了最近提出的利用亚皮秒圆偏振激光脉冲耦合三电子态实现$p$掺杂量子阱或量子点系统空穴自旋初始化的方案。我们分析了自旋初始化的效率，并预测了由于脉冲激发本身以及声子诱导的自旋退相而导致的固有自旋相干损失，两者都发生在驱动激光脉冲的时间尺度上。我们发现，所实现的取向效果的程度的比例不依赖于脉冲面积，但对温度和失谐敏感。确定了最佳激励参数。
2018-01-10 cond-mat.mes-hall
Complete readout of two-electron spin states in a double quantum dot
我们提出并证明了用静电计探测双量子点中双电子系统的自旋态的完全读出。该协议是基于重复的Single Shot测量使用泡利自旋封锁和我们的能力，以调整在快速的时间尺度上的失谐和interdot隧道之间的耦合GHz和亚赫兹制度。三个不同的操纵和测量的序列允许确定自旋是否处于S、Tzero、Tplus或Tminus状态。这项工作的重点是减少自旋读出的开销，这是扩大自旋量子位平台的一个重要挑战。
2022-09-01 cond-mat.mes-hall
Fast initialization of the spin state of an electron in a quantum dot in the Voigt configuration
本文研究了利用三能级光抽运自组装量子点中单电子自旋态的初始化。我们表明，施加一个磁场垂直于点的生长方向，一个接近统一的保真度可以在等于几倍的自旋守恒trion弛豫速率的倒数的时间内获得。这种方法比平行排列的场快几个数量级，因为这种配置必须依赖于慢空穴自旋翻转机制。这种速度的增加确实会导致最大可获得的保真度的限制，但我们表明，对于InAs点，误差是非常小的。
2006-08-09 cond-mat.mes-hall
Resonant optical spin initialization and readout of single silicon vacancies in 4H-SiC
4 H-SiC中的硅单空位是固态量子信息处理的一个很有前途的候选材料。我们在低温下对单个V2缺陷进行高分辨率光谱分析。我们发现有利的低温光学性能是必不可少的光学读出和相干控制其自旋和自旋光子接口的发展。单个缺陷之间的共同特征包括两个窄的、几乎寿命有限的光学跃迁，其对应于$m_s{=}\pm 3/2$和$m_s{=}\pm 1/2$自旋态，没有可辨别的零场分裂波动。自旋态的激发和读出的特征在于在这些跃迁的共振激发下的时间分辨光谱，显示出$\pm 3/2$和$\pm 1/2$自旋态之间的显著差异。这些结果很好地描述了一个理论模型，加强了我们对这种缺陷的量子特性的理解。
2019-01-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of valley splittings in cavity-coupled silicon quantum dots
体硅的能带结构具有六重谷简并。Si/SiGe量子阱系统中的应变部分地提升了谷简并，但是设置两个最低谷的分裂的材料因素仍在深入研究中。提出了一种精确测量超导微波谐振器中Si/SiGe双量子点谷分裂的方法。我们发现双量子点能级谱中的低谷态导致了腔传输中容易观察到的特征。这些特征产生半导体双量子点的微观能级结构的“指纹”，提供谷分裂和谷间耦合率的有用信息。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall
Optical pumping and non-destructive readout of a single magnetic impurity spin in an InAs/GaAs quantum dot
我们报告的共振光泵浦的|\pm 1>在InAs/GaAs量子点中的单个Mn掺杂剂的自旋态，所述量子点自身嵌入在电荷可调谐器件中。实验依赖于当施加合适的纵向磁场时达到的“W”转变方案。光泵浦是通过中心Λ系统在中性激子能量X 0处的共振激发实现的。对于一个特定的栅极电压，观察到的红移的带电激子X-的光致发光，这使得非破坏性读出的自旋极化。任意自旋准备|+1>或|证明了以接近或高于50%的极化为特征的-1>状态。
2011-09-05 cond-mat.mes-hall
Fast and Sensitive Readout of a Semiconductor Quantum Dot Using an In-Situ Microwave Resonator with Enhanced Gate Lever Arm
Physics and Astronomy Department, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校物理与天文学系）
本研究构建了Si/SiGe双量子点与铌超导共面带状线微波谐振器的混合架构，通过MaSQE模拟优化栅极杠杆臂实现快速灵敏色散读出，测得34.54纳秒积分时间下信噪比为1，对应14.48 MHz带宽与高电荷灵敏度，并分析了读出噪声特性。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall
Combining multiplexed gate-based readout and isolated CMOS quantum dot arrays
本文提出结合隔离阵列与多路复用门基反射测量，在代工CMOS量子点阵列中实现每个点的单自旋占据，为可扩展自旋量子计算提供可行方案。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall
Initialization of a spin qubit in a site-controlled nanowire quantum dot
使用固态自旋量子比特的容错量子中继器或量子计算机可能需要在网格中排列许多自旋的物理实现。自组装量子点（QD）已被确立为用于构建基于自旋的量子信息处理设备的有吸引力的候选者，但是这样的QD是随机定位的，这使得它们不适合于构建大规模处理器。最近的努力表明，嵌入纳米线中的量子点可以确定性地定位在规则阵列中，可以存储单电荷，并具有优异的光学特性，但到目前为止还没有使用纳米线量子点进行自旋量子比特操作的演示。在这里，我们展示了被困在站点控制的纳米线量子点中的单个自旋的光泵浦，导致高保真度的自旋量子比特初始化。这代表了在纳米线量子点中建立自旋作为量子存储器的下一步，适用于基于自旋量子位的全光学控制的大规模容错量子计算机或中继器。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall
Dispersive Readout of a SiMOS Quantum Dot Using a Flip-Chip Integrated Microwave Resonator
University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq
研究利用倒装芯片集成平台对SiMOS量子点器件进行色散读出，通过铟凸点互连实现微波耦合，展示了该工艺与低温操作的兼容性，基于谐振器检测电荷跃迁，信噪比与积分时间呈$\sqrt{t}$依赖关系，为相关技术应用奠定基础。
2026-08-26 cond-mat.mes-hall
RF Reflectometry for Readout of Charge Transition in a Physically Defined PMOS Silicon Quantum Dot
我们将物理定义的p沟道硅MOS量子点（QD）器件嵌入到阻抗Transformer RC电路中。为了减小寄生电容并超过器件的截止频率，我们制作了一种新的器件，将器件的顶栅面积从400 $\mbox{$ μ $m}^2$减小到0.09 $\mbox{$ μ $m}^2$。具有较小的顶栅消除了阻止RF信号到达QD的截止频率问题。我们成功地制作了单量子点，这对射频单电子晶体管技术是至关重要的。我们还分析和改进了阻抗匹配条件，并表明，它是可能的，在4.2 K的电荷跃迁的读出RF反射计，这将使我们快速读出的电荷和自旋状态。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
Dispersive readout of reconfigurable ambipolar quantum dots in a silicon-on-insulator nanowire
我们报告了双极栅极定义的量子点在绝缘体上硅（SOI）纳米线制造使用定制的互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺。双极性是通过在本征硅沟道上将栅极延伸到高度掺杂的n型和p型端子来实现的。我们利用的能力，提供双极载流子水库的硅通道，以证明能够重新配置定义，与相同的电极，双量子点与空穴或电子。我们使用基于栅极的反射计来感测电子和空穴双量子点的点间电荷跃迁（IDT），实现了电子（空穴）的最小积分时间为160（100）$μ$ s。我们的研究结果提出了一个机会，结合在一个单一的设备，电子自旋的长相干时间与电可控的孔自旋在硅。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall
Readout of a dopant spin in the anisotropic quantum dot with a single magnetic ion
由于激子和磁性离子之间的交换作用，嵌入单个磁性离子的量子点为光学控制单个自旋提供了一个很好的平台。特别是，量子点提供了强而尖锐的光学跃迁，这使得实验可以获得单个磁性离子的自旋状态。然而，我们表明，物理学的量子点激子也复杂的自旋读出和光学自旋操纵在这样的系统。这是由于各向异性量子点中的电子-空穴交换相互作用，其影响发射线的偏振。结果之一是单个谱线中谱线的强度并不简单地与磁性离子的各种自旋态的布居数成正比。为了解决上述问题，我们提出了一种在外部磁场中提取半导体量子点内中性激子和磁性掺杂剂的自旋极化度的方法。我们的方法在含有单个Fe $^{2+}$离子的CdSe/ZnSe量子点系统上得到了实验验证。共振和非共振激发制度进行了探讨，导致在前一种情况下，掺杂剂自旋的高光学取向效率的记录。所提出的解决方案可以很容易地扩展到任何其他含有磁性掺杂剂的量子点系统。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall
Ultrafast spin initialization in a gated InSb nanowire quantum dots
提出了一种快速、精确的静电量子点中单个电子自旋初始化方法。该点是在纳米器件中创建的，该纳米器件由催化生长的锑化铟（InSb）纳米线和附近的栅极组成，控制电压施加到该栅极。首先，我们将任意自旋的单个电子插入导线。自旋的操作使用由电场引起的Rashba自旋-轨道相互作用来执行。首先，施加到横向栅极的单个电压脉冲用于将电子波包分裂成具有相反自旋取向的两个部分。接下来，施加到其余栅极的另一电压脉冲使两个部分的自旋在相反方向上旋转$π/2$。这样，最初相反的自旋部分最终指向相同的方向，沿着量子线的轴。因此，我们在预定义的方向上设置自旋，而不管其初始方向。这是在小于$60\,\mathrm{ps}$的时间内实现的，而不使用微波、光子或外部磁场。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall
Single-shot readout of electron spin states in a quantum dot using spin-dependent tunnel rates
我们提出了一种方法，用于读出电子的自旋状态的量子点，是强大的对电荷噪声，即使当电子温度超过的状态之间的能量分裂。首先使用隧道速率的自旋依赖性将自旋状态与不同的电荷状态相关联。随后对点上电荷的快速测量揭示了原始的自旋状态。我们实验证明了该方法通过执行读出的两个电子的自旋状态，实现了超过80%的单发可见性。我们发现很长的三重态到单重态的弛豫时间（长达几毫秒），具有很强的依赖于面内磁场。
2005-05-18 cond-mat.mes-hall
Spin digitizer for high-fidelity readout of a cavity-coupled silicon triple quantum dot
基于自旋的量子信息处理的一个重要要求是可靠和快速地读出电子自旋状态，允许反馈和纠错。然而，常见的读出技术通常需要额外的栅极结构，阻碍器件缩放或对感测量子点的调谐配置施加严格的约束。在这里，我们在三重量子点内操作一个在线电荷传感器，其中一个量子点耦合到微波腔，并用于读出其他两个量子点的电荷状态。由于电荷传感器的接近，我们观察到在$t_{\rm int}$ = 1 $μ$ s的积分时间处具有>450的功率信噪比的近数字传感器响应。尽管小的单重态-三重态分裂$\approx$ 40 $μ$ eV，我们进一步利用传感器测量单重态-三重态量子位的自旋弛豫时间，实现了平均单次自旋读出保真度> 99%。我们的方法能够实现高保真度的自旋读出，将最小的设备开销与半导体量子器件中的灵活量子位操作相结合。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broadband parametric amplification for multiplexed SiMOS quantum dot signals
本研究利用JTWPA实现了SiMOS量子点信号的宽带参量放大，在3GHz下完成多路复用读出，SNR提升超10dB且在1.2T磁场下稳定运行，兼容标准自旋量子比特实验。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall
Latched readout for the quantum dot hybrid qubit
读出量子点混合量子位的主要方法涉及将逻辑基投影到容易被集成电荷感测点检测到的不同电荷状态上。然而，在最简单的配置中，激发的电荷状态迅速衰减，使得单次读出具有挑战性。在这里，我们展示了一个读出过程，其中量子位激发态被锁存到亚稳态电荷配置，其寿命是隧道速率限制的，在这里持续长达2.5 ms。此外，我们表明，在（4，1）-（3，2）电荷配置中工作能够实现比典型电荷配置更大且更可调谐的锁存读出窗口，因为读出窗口的尺寸由轨道分裂而不是谷分裂确定。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Triplet-assisted leakage during singlet-triplet qubit readout with a quantum point contact
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
该研究扩展了单重态-三重态量子比特的量子点接触读出理论，纳入三重态隧穿至相邻量子点高能级的过程，通过主方程与模拟揭示其对读出特征的影响，确定了交叉点由能级间距决定。
2026-05-04 cond-mat.mes-hall
Fast high fidelity hole spin initialization in a single InGaAs quantum dot
我们证明了通过施加平行于生长方向的磁场，在保真度F>99%的InGaAs量子点中捕获的单个空穴自旋的快速初始化。我们表明，保真度的空穴自旋，制备的光生电子-空穴对的电离，是有限的激子自旋由于各向异性交换相互作用的进动。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Dispersive Readout of a Few-Electron Double Quantum Dot with Fast rf Gate-Sensors
我们报道了利用原位栅电极作为灵敏探测器，在少电子区实现了双量子点电荷态的色散读出。我们基准此门检测技术对完善的量子点接触（QPC）电荷检测器，并发现相当的性能与10 MHz的带宽和6.3 × 10-3 e/ \sqrt Hz的等效电荷灵敏度。色散栅传感减轻了量子点系统中单独的电荷检测器的负担，并有望在按比例放大的阵列中实现量子位的读出。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
State Initialization of a Hot Spin Qubit in a Double Quantum Dot by Measurement-Based Quantum Feedback Control
提出了一种基于测量的双量子点自旋量子位耦合到超导谐振器中的自旋态初始化量子反馈方案。该协议改进了量子比特状态初始化，因为它能够在更短的时间内稳健地准备自旋，并达到更高的保真度，这可以预先设置。能够预先设置所针对的保真度是一个非常期望的特征，使得量子位初始化更具确定性。本文开发的协议在高温下也是有效的，这对于目前在量子计算机中扩大量子比特数量的努力至关重要。
2022-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast charge sensing of Si/SiGe quantum dots via a high-frequency accumulation gate
量子点阵列是实现自旋量子位的通用平台，因为高带宽传感器点可以与单点、双点和三点量子位集成，从而产生快速和高保真度的量子位读出。然而，对于未掺杂的硅器件，传感器欧姆的反射测量受到二维电子气（2DEG）的有限电阻率的影响，并且替代的读出方法限于测量量子位电容，而不是量子位电荷。通过将表面贴装谐振电路耦合到高阻抗传感器的柱塞栅极，我们实现了与电阻性2DEG兼容的快速电荷传感技术。我们证明了这一点，通过获取在高速电荷稳定性图的双和三点阵列的Si/SiGe异质结构，以及脉冲栅极单次充电和自旋读出的集成时间低至2.4 $μ$ s。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall
Hyperfine spectroscopy and fast, all-optical arbitrary state initialization and readout of a single, ten-level ${}^{73}$Ge vacancy nuclear spin qudit in diamond
本研究实现了对金刚石中单个十能级 ${}^73$Ge 空位核自旋 qudit 的超精细结构观测、核自旋读出，并在微秒尺度上以高达约 84% 的保真度实现了任意态的光控初始化，
2024-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-Chip Quantum Dot Light Source for Quantum State Readout
利用半导体双量子点（DQD）微脉塞产生的微波辐射进行电荷态探测。通过驱动电流通过发射器DQD，用n_c ~ 6000个光子填充腔。这些光子用于感测位于腔的相对端处的目标DQD的电荷状态。靶DQD中的电荷动力学影响脉塞的输出功率和发射频率。三种不同的读出机制进行了比较。该检测方案不需要腔输入场，并可能用于提高半导体和超导量子比特读出技术的可扩展性。
2017-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical Spin Initialization and Non-Destructive Measurement in a Quantum Dot Molecule
用光学方法制备了自组装InAs/GaAs量子点分子中的电子自旋，并通过三重态测量了电子自旋。使用纵向磁场将三子态中的两个调谐到共振，通过不对称自旋交换形成叠加态。因此，自旋翻转拉曼跃迁可用于光学自旋初始化，而单独的三振子状态使循环跃迁能够用于非破坏性测量。通过双激光透射光谱，我们同时演示了这两种操作，这是以前在单个量子点中无法实现的。
2008-10-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-dispersive resonator readout of a quantum-dot qubit using longitudinal coupling
本文通过纵向耦合机制，在量子比特与谐振器频率失谐约10 GHz的超色散区域中，成功实现了对量子点混合量子比特的读出，展示了纵向耦合在半导体量子比特运行中的潜力。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
The influence of spin-flip scattering on the preparation and detection of a single spin state in a quantum dot attached to a spin battery
最近，已经显示了在附着于自旋偏置引线的单个量子点中制备和读出单个自旋态的全电方案的可能性[F. Chi等人，B 81，075310（2010）]。然而，自旋散射机制已被省略。为了弥补这一不足，我们考虑自旋翻转散射过程的影响，建议的准备和读出方案。
2011-05-08 cond-mat.mes-hall
Single-shot latched readout of a quantum dot qubit using barrier gate pulsing
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Intel Corporation（英特尔公司）；HRL Laboratories, LLC.（HRL实验室有限公司）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
本文提出了一种利用屏障门脉冲动态控制量子比特与蓄水池隧道速率的方法，用于单次测量量子点量子比特，并减少了相干拉莫尔振荡测量中的量子比特重置时间。
2026-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-fidelity initialization of long-lived quantum dot hole spin qubits by reduced fine-structure splitting
我们提出了一种按需空穴自旋量子比特初始化方案，该方案满足量子信息处理的四个关键要求：快速初始化（1/e ~ 100 ps）、高保真度（F > 99%）、长量子比特寿命$(2T_{1}>T_{2}^{*}\simeq10\:\mathrm{ns})$以及与光相干控制方案的兼容性.这是通过在零磁场下以非常低的精细结构分裂快速电离InGaAs量子点中的激子来实现的。此外，我们还发现，通过光学斯塔克效应将精细结构分裂调谐到接近于零，可以提高任意量子点的空穴自旋保真度。
2015-09-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Readout of a single electron spin in a double quantum dot using a quantum point contact
研究了双量子点中单电子自旋的动力学行为及其量子点接触读出。我们从微观上对系统进行建模，并推导出DQD的约化电子密度矩阵的速率方程。研究了DQD中的单电子和双电子两种情况。在单电子情况下，在两个点中具有不同的塞曼分裂，电子自旋状态的明显特征在于通过QPC的恒定电流和振荡电流。在双电子的情况下，在考虑电子与主体材料的核自旋之间的超精细相互作用以及施加到DQD的均匀磁场之后，在称为量子位点的点之一中的电子的自旋状态的读出基本上是相似的。此外，为了确保电子被正确地注入到量子位点中，我们提出在向量子位点施加振荡磁场之后，根据QPC电流的变化来确定电子注入的成功。
2008-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Path-dependent initialization of a single quantum dot exciton spin in a nano-photonic waveguide
我们展示了一个平面内初始化和读出的单个激子自旋的InGaAs量子点（QD）耦合到GaAs纳米束波导的计划。QD和纳米束的光学模式的手性耦合使得在没有场的情况下，在磁场$B=1$ T和$\sim$ 0.9中能够实现自旋初始化和接近统一的读出保真度。我们进一步表明，这种面内激发方案是独立的入射激发激光偏振，只依赖于激发方向。该方案为量子信息应用中的光子介导自旋网络提供了一个鲁棒的面内自旋激发基础。
2016-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-enhanced optical readout of a single solid-state spin
我们演示了一个单电子自旋光读出腔量子电动力学。自旋被捕获在与纳米光子腔强耦合的单个量子点中。选择性地将量子点的光学跃迁之一耦合到腔模式导致自旋相关的腔反射率，其通过监测入射光场的反射强度来实现投影自旋测量。使用这种方法，我们证明了自旋读出保真度为0.61的量子点，具有一个穷人的分支比为0.43。使用来自裸点的共振荧光实现这种保真度将需要光子收集效率提高43倍。
2018-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled tunneling induced dephasing of Rabi rotations for ultra-high fidelity hole spin initialization
我们报道了在没有外加磁场的情况下，保真度大于98.5%的自组装量子点中单个重空穴自旋的亚皮秒初始化。使用光学可寻址的电荷和自旋存储设备，我们定制的相对电子和空穴隧穿逃逸时间尺度的点，同时实现高保真初始化，长的空穴存储时间和高效率的读出通过光电流信号。我们测量电场依赖的拉比振荡的中性和带电激子跃迁的超快隧穿制度，并证明隧道诱导退相（TID）激子拉比旋转的拉比振荡的强度阻尼的主要来源在低拉比频率，低温制度。我们的结果是在非常好的定量协议与量子光学模拟揭示TID可以用来精确地测量隧道逃逸时间和提取不同的电荷配置的量子点的库仑结合能的变化。最后，我们证明了亚皮秒电子隧穿逃逸TID的相干驱动激子跃迁有利于超快空穴自旋初始化与近统一的保真度。
2015-04-03 cond-mat.mes-hall
Gate-reflectometry dispersive readout and coherent control of a spin qubit in silicon
硅自旋量子比特已经成为大规模量子处理器的一条有前途的道路。在这种前景下，涉及最小设备开销的可扩展量子位读出方案的开发是引人注目的一步。在这里，我们报告的实施栅耦合射频反射色散读出一个功能齐全的自旋量子位器件。我们使用的是采用行业标准硅技术制造的p型双栅极晶体管。第一个门限制了一个编码自旋量子位的孔量子点，第二个门限制了一个能够读出的辅助点。量子比特状态是通过集总元件谐振器对自旋选择性点间隧穿的相位响应来测量的。演示的量子位读出方案不需要耦合到费米水库，从而提供了一个紧凑的和潜在的可扩展的解决方案，其操作可以扩展到1.K以上。
2019-07-02 cond-mat.mes-hall
Cavity-enhanced single-shot readout of a quantum dot spin within 3 nanoseconds
研究解决了量子态单次读出速度与保真度受限的问题，通过将门控半导体量子点嵌入开放微腔利用Purcell增强，实现了3纳秒内保真度95.2%的电子自旋态单次读出，远低于自旋弛豫和退相干时间。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Design and Modeling of the Charge Readout of a SiMOS Quantum Dot with a Single Electron Transistor and CryoCMOS
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
该研究针对SiMOS量子点自旋量子比特，设计出首款Quandarum项目的低温读出ASIC QNDR1，结合SET与低温CMOS，实现用于高能物理的多通道自旋量子比特探测器的读出方案。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Compact frequency multiplexed readout of silicon quantum dots in monolithic FDSOI 28nm technology
本研究基于28nm单片FDSOI工艺，首次实现两个共集成单电子晶体管的无谐振器片上频分复用读出，在4.2K下以2.2μs读出速度、1MHz频率间隔达到99.9%保真度，为大规模量子-经典架构奠定基础。
2024-10-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sensing dot with high output swing for scalable baseband readout of spin qubits
针对半导体自旋量子比特读出中电荷传感器输出摆幅受限的问题，提出漏极与传感点高度解耦的非对称传感点设计，将输出摆幅提升至3mV，为低功耗近邻读出放大器的应用奠定基础。
2023-05-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear spin readout in a cavity-coupled hybrid quantum dot-donor system
核自旋显示出长的相干时间并且与环境良好隔离，这些特性使它们在量子信息应用中具有前景。在这里，我们提出了一种通过探测微波谐振器的透射率来读出核自旋的方法。研究了硅量子点-施主器件中的单电子在均匀磁场和横向磁场梯度作用下与微波谐振腔的电偶极耦合作用。在我们的方案中，电子自旋通过超精细相互作用与$^{31}\mathrm{P}$缺陷核自旋相互作用。我们从理论上研究了P核自旋态对微波在腔中传输的影响，并表明用目前最先进的器件读出核自旋是可行的。此外，我们确定了最佳的读出点与强信号对比度，以促进核自旋读出的实验实施。此外，我们研究了实现核自旋量子比特和腔光子之间的相干激发交换的潜力。
2021-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast readout of quantum dot spin qubits via Andreev spins
本文提出利用量子点与Andreev自旋量子比特间的电可调耦合，实现微秒以下的高保真快速读出，且可关闭耦合以减少串扰，兼容锗器件，助力可扩展量子计算。
2025-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conditional dispersive readout of a CMOS quantum dot via an integrated transistor circuit
量子计算机需要与经典电子学的接口，以实现有效的量子位控制、测量和快速数据处理。使用相同的技术制造量子位和经典控制层是有吸引力的，因为它将促进集成过程，提高反馈速度，并为布线和布局挑战提供潜在的解决方案。使用互补金属氧化物晶体管（CMOS）工艺将经典和量子器件单片集成，使处理器能够从制造大规模电路的最成熟工业技术中获益。在这里，我们展示了一个单电子电荷存储CMOS量子点与CMOS晶体管的集成，用于通过基于栅极的色散感测使用集总元件$LC$谐振器的读出控制。控制场效应晶体管（FET）和量子点采用全耗尽绝缘体上硅技术制作在同一芯片上。当控制场效应管使能量子点读出时，我们得到了$δq=165\, μe \mathrm{Hz}^{-1/2}$的电荷灵敏度。此外，当在毫开尔文温度下将单电子电荷存储在量子点上时，我们观察到一秒量级的单电子保留时间。这些结果表明，在CMOS技术中，基于门的色散量子比特读出的基于时间的多路复用迈出了第一步，为全硅量子经典处理器的开发开辟了道路。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical readout of charge and spin in a self-assembled quantum dot in a strong magnetic field
我们提出了一个理论和实验演示光学读出的电荷和自旋在一个单一的InAs/GaAs自组装量子点。通过施加一个磁场，我们创建填充因子2量子霍尔单重态相的带电激子。增加或减少磁场导致电子自旋翻转跃迁和增加自旋极化。增加的电子总自旋表现为密集发射线的流形，而自旋翻转表现为发射线的不连续性。多重态和不连续性的数量测量载流子的数量和它们的自旋。我们提出了一个完整的分析，一个单一的量子点与N=4电子和一个单一的孔，计算和测量磁场高达23特斯拉的发射光谱。
2007-06-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensitive radio-frequency measurements of a quantum dot by tuning to perfect impedance matching
自旋量子位的电读出需要快速和灵敏的测量，但这些都受到与设备的不良阻抗匹配的阻碍。我们展示了完美的阻抗匹配的射频读出电路，通过将电压可调变容二极管，以消除寄生电容实现。在优化的设置，$1.6~\mathrm{aF}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$的电容灵敏度是实现在$170~μ$ V均方根的最大源漏偏置和$15~$ MHz以上的带宽。库仑阻塞是通过测量电导和电容在量子点，和这两个贡献被发现是成比例的，从准静态隧道模型的预期。我们将我们的结果与使用量子电容的单次量子位读出的要求进行基准测试，这是一个迄今为止难以捉摸的目标。
2015-11-30 cond-mat.mes-hall
Non-galvanic calibration and operation of a quantum dot thermometer
仅使用单个非电流栅极连接来校准和操作低温量子点温度计。温度计用射频反射仪探测，并通过将物理模型拟合到在小范围温度下采集的反射射频信号的相位来校准。然后通过将校准的物理模型拟合到新的相位数据来执行点的源和漏储层的温度测量。温度计可以在热加宽和寿命加宽区域之间的过渡处工作，并且在校准中使用的温度之外工作。在$1\,\mathrm{K}$低温恒温器和稀释冰箱中，在$3.0\,\mathrm{K}$和$1.0\,\mathrm{K}$之间的温度下进行电子测温。实验装置允许快速电子温度读出与$4.0\pm0.3 \, \mathrm{mK}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$的灵敏度，在开尔文温度。非电流校准过程给出了物理参数的读数，例如量子点杠杆臂。用于反射测量读数的解调器很容易获得，价格也很便宜。
2021-01-28 cond-mat.mes-hall
Spin readout of a CMOS quantum dot by gate reflectometry and spin-dependent tunnelling
硅自旋量子比特是实现大规模量子处理器的有希望的候选者，受益于磁安静的宿主材料和利用成熟的硅器件制造行业的前景。我们报道了在300 mm晶圆尺度上用CMOS兼容工艺制造的单占据栅定义的量子点中电子自旋的测量。对于读出，我们采用自旋相关的隧道结合低足迹单引线量子点电荷传感器，使用射频门反射测量。我们证明了使用这种技术在两个设备中的自旋读出，获得谷分裂在0.5-0.7毫电子伏的范围内使用激发态光谱，并测量最大电子自旋弛豫时间（$T_1$）的$9 \pm 3$ s在1特斯拉。这些长寿命表明，这里采用的硅纳米线几何形状和制造工艺显示了量子位器件的巨大潜力，而这里展示的自旋读出方法非常适合各种可扩展的架构。
2020-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
