Carrier-carrier inelastic scattering events for spatially separated electrons: magnetic asymmetry and turnstile electron transfer
我们考虑一个电子沿着一个严格的一维量子线与另一个电子在一个量子环电容耦合到线相互作用。我们发展了一种精确的数值方法来处理稳态双电子波函数图像中的散射问题。所考虑的过程保持了总能量，但导线内的电子将其能量的一部分传递给环。我们表明，非弹性散射的结果在两个磁不对称的转移概率和旋转门的作用，分别沿环上的电子旅行的环。我们证明了通过在金属丝中加入能量过滤器，使金属丝的共振能级与入射电子的能量相匹配，可以选择性地消除非弹性背散射和/或非弹性电子转移，从而恢复了磁对称性。并且当对于转移和反向散射电子波都排除了到环的能量转移时，去除了环的旋转栅门特性。讨论了这些结果与基于电子气的电导系统的关系。
2011-12-07 cond-mat.mes-hall
Parallel pumping of electrons
我们提出了同时操作的10个单电子旋转门导致一个数量级的电流水平增加到100 pA。我们对器件均匀性和背景电荷稳定性的分析表明，并行化可以在不影响量子精密测量对精度和电流水平的严格要求的情况下进行。此外，我们还讨论了偏置电荷不稳定性如何限制单电子旋转门的集成规模。
2009-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum pumping with adiabatically modulated barriers in three-band pseudospin-1 Dirac-Weyl systems
本文研究了基于赝自旋为1的Dirac-Weyl费米子的绝热驱动双势垒结构的泵浦电流。由于赝自旋1的Dirac Weyl准粒子的三带色散和独特的性质，在某些参数下，特别是在能带结构的Dirac点（两个锥的顶点在平带处相交），发现了急剧的电流方向反转.这种行为可以用散射矩阵的Berry相和经典的旋转门机制来解释。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall
Phase coherence, inelastic scattering, and interaction corrections in pumping through quantum dots
非相互作用的相位相干量子点中的绝热量子抽运可以用布劳威尔公式很好地描述。点内的相互作用，同时抑制相位相干性，使布劳威尔的形式主义不适用。在本文中，我们讨论的物理过程的性质，迫使超越布劳威尔的公式泵的描述，并开发，使用受控的绝热膨胀，一个有用的形式主义，研究在一个通用的微扰计划的相互作用的影响。泵浦电流由第一个贡献，类似于布劳威尔的公式和帐户的reflectivity的相干性，和描述非弹性散射的相互作用校正。我们应用该方法研究了与玻色子浴相互作用对共振能级泵浦的影响，并讨论了旋转栅门循环中泵浦电荷量子化的鲁棒性。
2008-03-18 cond-mat.mes-hall
Quantized current of a hybrid single-electron transistor with superconducting leads and a normal-metal island
我们讨论了超导体-绝缘体-正常金属-绝缘体-超导体（SINIS）旋转栅门的操作。这种电压偏置混合单电子晶体管（SET）提供电流量化，即使只有一个射频（rf）控制参数，即单岛的栅极电压。我们给出了一个概述的主要误差机制的旋转栅门，并考虑其作为量子电流标准的可行性。我们还提出了实验结果的SINIS结构的泵送，这表明减少泄漏电流相比，早期的测量与相反的NISIN结构。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall
Quantized adiabatic charge pumping and resonant transmission
绝热泵浦的电荷，通过一个量子点在旋转栅门几何非相互作用的电子进行了研究，作为两个调制电位的强度（相关的两个点接触的导线的电导）和它们之间的相移的函数。它示出的泵浦电荷的大小和符号的确定的相对位置和方向的封闭轮廓穿过的系统在参数平面中，和在该平面中的传输峰（或共振）。当透射峰值落在泵浦轮廓内时，获得泵浦电荷（每个调制周期）的峰值（以电子电荷$e$为单位）。整数值由泵浦轮廓的绕组数给出：相同方向的双绕组给出电荷2，而围绕传输峰的两个相反分支的绕组或相反方向的绕组可以给出接近零的电荷。
2002-02-18 cond-mat.mes-hall
Pumping in an interacting quantum wire
我们研究了相互作用的一维导线中的电荷和自旋泵。我们表明，在空间和时间调制的空间周期性的潜力作为量子泵诱导直流电流分量在零偏置。由泵产生的电流受到相互作用的强烈影响。它与频率或温度具有幂律依赖性，指数由导线中的相互作用确定，而与泵的耦合仅影响幅度。我们还表明，纯自旋泵浦可以实现，没有一个磁场的存在。
2003-06-06 cond-mat.mes-hall
Charge pumping in a quantum wire driven by a series of local time-periodic potentials
我们发展了一种方法来计算电子输运性质通过介观散射区的存在下，一系列的时间周期性的潜力。利用该方法研究了时间周期势驱动的量子电荷泵。在泵浦电流的跳跃观察到的维格纳延迟时间的峰值位置。在弱抽运和强抽运两种情况下，我们的主要结果与实验结果一致。更有趣的是，我们还观察到非零泵浦相位差φ =0，并解决其相关的实验结果。
2002-08-27 cond-mat.mes-hall
Charge pumping and noise in a one-dimensional wire with weak electron-electron interactions
本文研究了在电子-电子相互作用下，介观一维金属丝中电荷的绝热抽运。一个两个三角洲潜在的模型被用来描述线，它允许获得准确的散射矩阵系数，这是重整化的相互作用。在导线的两个位置施加两个周期性驱动，一个从另一个偏移，以便在没有偏置的情况下驱动电流通过导线。解析表达式的泵浦电荷，电流噪声，和Fano因子在不同的制度。这允许探索泵浦强度的整个参数范围的泵浦。我们表明，工作接近共振是必要的，有一个舒适的窗口的泵浦幅度的电荷量子化接近最佳值：一个单一的电子电荷转移在一个周期。相互作用可以改善这种情况，电荷$Q$更接近于一个电子电荷，并且噪声降低，遵循$Q (1-Q)$行为，使人联想到通过$T (1-T)$降低量子线中的噪声，其中$T$是能量传输系数。对于大的泵浦振幅，该电荷消失，噪声也减小，但比电荷慢。
2008-06-13 cond-mat.mes-hall
Quantum charge pumping through fractional Fermions in charge density modulated quantum wires and Rashba nanowires
在两种不同的设置下，我们研究了分数荷电费米子束缚态系统中的绝热量子电荷泵现象。第一个量子泵设置由电荷密度调制的量子线组成，第二个是基于半导体纳米线与Rashba自旋轨道相互作用，在空间振荡磁场的存在下。在这两种量子泵中，研究了N-X-N几何结构中的输运，其中感兴趣的系统（X）连接到两个正常金属引线（N），并且两个泵浦参数是有效的引线-引线势垒的强度。泵浦电荷的散射矩阵形式主义内计算。我们表明，在这两种设置中的量子泵浦提供了一个独特的签名的分数费米子束缚态的存在下，在渐近量化的泵浦电荷。此外，我们调查散粒噪声所产生的量子泵浦，验证量子化的泵浦电荷对应于最小的散粒噪声。
2014-07-18 cond-mat.mes-hall
Quantized adiabatic quantum pumping due to interference
最近的理论计算表明，介观器件中由于电势调制引起的量子化电荷转移可以完全由电子波函数的干涉引起（1）导出了泵浦电荷Q的新公式（每周期）;它再现了Brouwer公式没有偏见，也产生的影响，调制电位的Landauer公式中存在的偏见。(2)对于旋转栅门几何形状，在栅极电压V_L（t）和V_R（t）随时间变化的情况下，Q的大小和符号由系统在{V_L-V_R}平面中穿过的闭合轮廓相对于该平面中的传输谐振的相对位置和取向确定。当透射峰值落在轮廓内时，获得Q（以e为单位）的k值，并由轮廓的缠绕数给出。(3)当调制电位是由于表面声波，Q表现出阶梯结构，整数值，让人想起实验观察。
2002-08-04 cond-mat.mes-hall
Adiabatic charge pumping through a dot at the junction of N quantum wires
我们研究了位于$N$量子线结处的量子点的绝热电荷泵。我们明确地映射出的图案的泵送电荷作为随时间变化的隧道参数耦合的线的点和任何两个随时间变化的参数之间的相位控制的点的形状的函数。我们发现，与$N-2$时间无关的良好耦合的引线，在剩余的两个引线的最大泵浦电荷强烈抑制与增加$N$，导致调谐的泵浦电荷的可能性，通过调制的$N-2$引线的耦合。
2007-03-09 cond-mat.mes-hall
Gigahertz quantized charge pumping in graphene quantum dots
单电子泵通过使安培能够根据电子的元电荷来重新定义，从而彻底改变了电学计量学。基于介观金属系统中的光刻固定隧道势垒和正常/超导混合旋转门的泵可以达到非常小的误差率，但仅在MHz的泵速对应于1 pA量级的小电流时。半导体结构中的可调谐势垒泵已经在GHz频率下工作，但误差率的理论处理更复杂，只能得到近似的预测。在这里，我们提出了一个单片，固定势垒单电子泵完全由石墨烯制成。我们演示了泵浦操作频率高达1.4 GHz，并预测在90 MHz的误差率低至百万分之0.01。结合量子霍尔效应和邻近感应约瑟夫森结的创纪录高精度，精确的量子化电流产生使量子三角形的全石墨烯闭合触手可及。石墨烯电荷泵在量子精密测量之外的预期应用包括在静电掺杂的双层石墨烯储层中经由电子-空穴复合的单光子产生，以及用于在量子信息处理中读出基于自旋的石墨烯量子位。
2012-07-27 cond-mat.mes-hall
Purely electric spin pumping in one-dimension
我们从理论上证明了一个简单的一维系统（如金属丝）可以在不推动任何电荷的情况下实现量子自旋泵浦。这是通过在导线的不同部分上施加两个缓慢变化的正交门电场来实现的，从而产生局部自旋轨道（Rashba）项，使得不同位置处的么正变换不交换。这种结构是一个独特的表现形式的自旋轨道可观察到的影响，在纯一维系统的潜力尊重时间反演对称性。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall
Conductance beyond the Landauer limit and charge pumping in quantum wires
周期性驱动系统可以用Floquet理论来描述，它被提出来表现出不同于静态哈密顿量的特征行为。Floquet理论提出用状态来描述这种周期性驱动的系统，这些状态除了通常的系统希尔伯特空间外，还用光子数来索引。我们提出了一种方法来直接测量这个额外的Floquet自由度的测量的直流电导的单通道量子点接触。具体而言，我们表明，一个单一的通道线增强与光栅结构，当用微波辐射照射时，可以显示出DC电导以上的限制的一个电导量子设置的Landauer公式。所提出的系统的另一个有趣的特征是，在性质上是非绝热的，它可以被用来泵浦一个强大的栅极电压依赖的光电流，即使与线性偏振辐射。
2012-04-13 cond-mat.mes-hall
Magnetically induced pumping and memory storage in quantum rings
被外部磁场穿透并不对称地连接到导线上的纳米环的行为与经典的预期形成鲜明对比。通过研究不同几何形状的紧束缚模型的实时演化，我们发现，由偏置感应电流产生的磁偶极子是一个可以逆转的过程：由内部交流磁通激发的连接环在外部导线中产生弹道电流。特别是，我们指出，通过采用合适的通量协议，单参数非绝热泵浦可以实现，和任意数量的电荷可以从一侧转移到另一侧。我们还提出了一种可以服务于存储器设备的设置，其中可以有效地执行{ \it写入}和{ \it擦除}的操作。
2011-12-01 cond-mat.mes-hall
Field-induced Gap and Quantized Charge Pumping in Nano-helix
我们提出了几个新的物理现象的基础上纳米尺度的螺旋线。施加横向于螺旋线的静态电场引起金属到绝缘体的转变，其中带隙由所施加的电压确定。类似的思想可以应用于“几何地”构造具有任意外部势的一维系统。利用四极电极配置，电场可以在横向平面中旋转，导致与旋转频率成比例的量化的直流充电电流。该装置可作为高精度电流测量的新标准。相反的效果意味着，在存在横向静态电场的情况下，使电流通过螺旋线可以导致螺旋的机械旋转。这种效应可用于构建纳米级机电马达。最后，我们的方法也使控制和测量螺旋生物分子（如DNA）的电子特性的新方法成为可能。
2008-10-28 cond-mat.mes-hall
Topological pumping in class-D superconducting wires
研究了在倾斜塞曼场作用下，通过自旋轨道耦合纳米线中的邻近效应诱导超导时，在正常金属/D类超导体混合界面处的绝热抽运.当纳米线中的诱导序参量不均匀时，相图中存在孤立的平凡区域，周围是拓扑区域。我们表明，在这种情况下，泵浦电荷量子化的元电荷$e$的单位，并具有拓扑性质。
2013-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Pumping spin with electrical fields
自旋电流可以通过绝热泵浦，仅借助于电门控获得。这可以通过利用半导体异质结构中Rashba自旋轨道耦合的可调谐性来实现。我们证明了这种效果的原则，考虑一个单通道线与收缩。我们还考虑现实的结构，由几个开放的通道，子带自旋混合和混乱的存在，我们证实了我们的预测。两种不同的方法来检测自旋泵效应，无论是使用铁磁引线或施加磁场，进行了讨论。
2003-10-30 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic pumping of single electrons affected by magnetic fields
研究了垂直磁场作用下AlGaAs/GaAs异质结构中动态量子点对分立电荷的非绝热抽运。将GHz范围内的振荡电压施加到两个顶栅中的一个，穿过窄导线并限制量子点，导致栅极特性中的量化泵浦电流平台。泵浦单个电子的机制可以追溯到进入和离开点的各种隧穿过程。将该理论推广到多电子情形，可以方便地研究外加磁场中的抽运特性。以这种方式，提取了泵浦偶数或奇数电子之间的性质上不同的行为。
2009-09-15 cond-mat.mes-hall
Generalized Master equation approach to mesoscopic time-dependent transport
我们使用广义主方程（GME）的形式主义来描述通过连接到半无限偏压引线的短量子线的非平衡含时输运。导线和导线之间的接触强度由模拟旋转栅门设备的异相时间相关函数调制。一根导线固定在样品的一端，而另一根导线的位置可变。该系统是由一个格子模型。我们发现，两个引线中的电流取决于第二个引线的位置。在相当小的偏置制度，我们得到的瞬态电流流动的偏置短的时间间隔。GME的数值求解在小的时间步长，而不诉诸传统的马尔可夫和旋转波近似。通过精确对角化方法，样品中电子之间的库仑相互作用被包括在内。
2011-09-11 cond-mat.mes-hall
Superconducting Quantum Interference Single-Electron Transistor
基于库仑阻塞和磁通量可控的超导邻近效应的相互作用，提出了量子化单电子源的概念。我们表明，磁通量依赖性的诱导能隙的状态密度的纳米尺寸的金属线可以被利用作为一个有效的可调的能量势垒，使电荷泵配置具有增强的功能。该控制参数强烈影响具有不可忽略的库仑能量的正常金属岛的充电景观。在一个适当的演变的时间相关的磁通量的结构行为同样的旋转栅门的单电子在一个完全静电的制度。
2016-05-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Spin and Orbital Angular Momentum Polarization in Thouless Topological Charge Pumping
研究揭示了拓扑电荷泵中自旋与轨道角动量极化的生成机制及其在手性导线中的作用。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall
Inducing time reversal invariant topological superconductivity and fermion parity pumping in quantum wires
我们提出了一种在量子线中实现时间反演不变拓扑超导体的方法，这种方法与传统的超导体相邻耦合。我们考虑了一个具有强自旋轨道耦合和邻近耦合的量子线模型。当两个超导体之间的相对相位为$ϕ=π$时，在导线的每一个边缘都出现一对Kramers的马约拉纳零模。我们研究了时反不变性扰动和时反突变扰动下相位的鲁棒性。此外，我们表明，该系统形成了一个自然实现的费米子宇称泵，切换本地费米子宇称的两个边缘时，超导体之间的相对相位被改变由$2π$。
2013-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Excitation of collective modes in a quantum flute
我们使用广义主方程（GME）的形式主义来描述库仑相互作用的电子通过一个短的量子线连接到半无限偏置的引线的非平衡的时间相关的运输。导线和导线之间的接触强度由模拟旋转栅门装置的异相时变电位调制。我们通过在导线一端的固定位置保持与一根导线的接触来探索这种设置，而与另一根导线的接触则放置在沿着导线长度的各个部位。我们研究了正弦脉冲和矩形脉冲的传输。我们发现，在两个引线的电流分布不仅取决于脉冲的形状，但也对第二接触的位置。电流反射由接触电势产生的驻波，就像在管乐器（例如长笛）中一样，但是发生在平衡电荷分布的背景上。我们的量子“长笛”装置中的电子数量在2到3之间变化。我们发现，对于矩形脉冲的电流在引线中可能会流动对偏置短的时间间隔，由于更高的谐波的电荷响应。GME的数值求解在小的时间步长，而不诉诸传统的马尔可夫和旋转波近似。通过精确对角化方法，样品中电子之间的库仑相互作用被包括在内。该系统（引线加样线）由一个格子模型描述。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall
Quantum pump for spin and charge transport in a Luttinger liquid
我们研究了两种不同的相互作用量子线的参量泵浦，一种用于泵浦自旋电流，另一种用于泵浦电荷电流。我们发现，每个周期的自旋或电荷泵有一个非通用的交叉，取决于泵的细节，两个通用的固定点值0和两倍的电子自旋或电荷量子数之间。这些普适值与相互作用无关，但两个值之间的流动方向取决于相互作用是排斥还是吸引。
2000-11-01 cond-mat.mes-hall
Universal Spin Dynamics in Quantum Wires
我们讨论了准一维系统中的普遍自旋动力学，包括InAs和InSb等窄隙半导体中的实自旋，交错单层石墨烯中的谷赝自旋，以及表征单层过渡金属二硫属化物（TMDC）如MoS $_2$，WS $_2$，MoSe $_2$和WSe $_2$的实自旋和谷赝自旋的组合。所有这些系统都可以用相同的类狄拉克哈密顿量来描述。因此，在这些系统中的一个系统中，自旋相关的可观测效应在其他每个系统中都有对应的效应。更详细地讨论的效果包括平衡自旋电流，电流诱导的自旋极化（Edelstein效应），并通过绝热自旋泵产生的自旋电流。我们的工作还表明，一个长期争论的自旋依赖校正的位置运营商在单带模型应该缺席。
2017-10-13 cond-mat.mes-hall
Charge Pumping in Mesoscopic Systems coupled to a Superconducting Lead
我们推导出一个一般的散射矩阵公式的泵浦电流通过一个介观区域连接到正常和超导铅。作为该结果的应用，我们计算了通过（i）导线中的泵，（ii）库仑阻塞区中的量子点，和（iii）弹道双势垒结（全部耦合到超导引线）泵送的电流。Andreev反射示出，以提高泵浦电流的4倍的情况下，相等的耦合到引线。我们发现，这种增强仍然可以进一步增加轻微的不对称耦合。
2002-04-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coulomb blockade effects in driven electron transport
我们数值研究了强库仑排斥对通过分子线的电流的影响，这些分子线由外部电磁场驱动。该分子由紧结合模型描述，该模型的第一个和最后一个位点与相应的引线偶联。引线被消除内的扰动理论产生的主方程的线。分解成一个Floquet基础，使一个有效的治疗的驱动领域。对于桥分子线中的电子激发，我们发现强库仑排斥作用使共振峰明显变尖，并随着温度的升高而再次加宽。相比之下，库仑阻塞对非绝热电子泵浦和相干电流抑制等效应的影响很小。
2007-04-19 cond-mat.mes-hall
Charge transport through single molecules, quantum dots, and quantum wires
本文综述了近年来在单分子、量子点和量子线中电荷输运的关联和量子涨落现象的理论描述方面的进展。各种物理现象的地址，涉及到共同隧穿，对隧穿，绝热量子泵浦，电荷和自旋波动，和非均匀的Luttinger液体。我们回顾了理论上的多体方法来处理相关效应，量子涨落，非平衡物理，和复杂的纳米电子系统的定态的时间演化。
2010-05-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Quantized charge pumping in superconducting double barrier structure : Non-trivial correlations due to proximity effect
本文研究了绝热极限下电子穿过超导双势垒结构的量子电荷泵。在这种结构中，量子电荷泵可以通过（a）调制两个超导带隙的振幅$Δ_1$和$Δ_2$，或者（b）周期性地调制序参量相位，超导势垒的$ϕ_1$和$ϕ_2$。在前一种情况下，我们表明，超导能隙引起一个非常尖锐的共振，导致量子化的泵电荷的传输，当泵轮廓包围的共振。另一方面，我们发现，量化是很难实现在后一种情况下。我们发现，包含弱电子-电子相互作用的量子线导致重整化组的传输幅度的演变，由于接近效应的完美传输限制。因此，当我们接近零温度极限时，我们得到量子化的泵浦电荷的破坏。这与在Luttinger液体中的双势垒中的电荷泵送的情况形成鲜明对比，在Luttinger液体中，量子化的电荷泵送实际上是在零温度极限下实现的。我们还提出了一个实验装置来研究这些影响。
2008-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Gain in a quantum wire laser of high uniformity
实现了一维基态多量子线激光器的高均匀性结构，该结构具有前所未有的窄宽度和低阈值的自由激子发射。在光抽运下，自发发射从尖锐的自由激子峰向红移的宽带演化。激光光子能量发生在自由激子以下约5 meV。实验结果表明，一维电子-空穴系统中的库仑相互作用使自发发射发生位移，对激光增益起重要作用。
2002-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Milestones toward Majorana-based quantum computing
我们介绍了一个方案的制备，操纵和读出的马约拉纳零模式的半导体导线介观超导岛。我们的方法综合了材料生长的最新进展与量子点实验中常用的工具，包括隧道势垒和库仑效应的栅极控制，电荷传感和电荷泵。我们概述了零模检测和量子计算之间的一系列里程碑，包括（1）使用邻近电荷传感器或泵浦电流检测非阿贝尔任意子的融合规则;（2）验证原型拓扑量子比特;（3）通过在分支几何中编织来演示非阿贝尔统计。前两个里程碑只需要一根带有两个岛的单线，并且还可以灵敏地测量系统的激发间隙、准粒子中毒率、残留马约拉纳零模分裂和拓扑量子比特相干时间。这些预编织实验也可以适用于其他操纵和读出方案。
2016-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Biot-Savart law in quantum matter
研究了一类格点系统的拓扑性质，其Bloch向量可以表示为辅助空间中两个独立的周期向量函数（纽结）之差。我们准确地表明，每个环作为一个简并线产生一个极化场，遵守毕奥-萨伐尔定律：简并线作为一个载流导线，而极化场对应于所产生的磁场。将安培环路定律应用于非平凡拓扑系统，发现两个Bloch结相互纠缠，形成一个链接，链接数为能带的Chern数。此外，我们还提出了两个格子模型，一个扩展的QWZ模型和一个准一维的磁通量模型，以验证我们的方法的应用。借助于毕奥-萨伐尔定律，从准绝热过程出发，数值计算了作为陈氏数动态度量的抽运电荷。
2020-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
