Dephasing in the adiabatic rapid passage in quantum dots: the role of phonon-assisted biexciton generation
本文研究了受啁啾激光脉冲控制的量子点中激子在载流子-声子耦合作用下的演化。我们着重讨论了线偏振光束诱导的动力学，并分析了声子辅助双激子产生的退相干。我们表明，如果双激子状态被向下移动了几个毫电子伏，是典型的情况下，所产生的退相干是强的，即使在低温下。因此，有效的状态准备被限制在一个小的参数区域对应于低温，正啁啾和温和的脉冲区域。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall
Nuclear State Preparation via Landau-Zener-Stueckelberg transitions in Double Quantum Dots
我们从理论上模拟了一种增加双量子点中双自旋量子比特相干时间的核子态制备方案。两个电子系统反复调整整个单重态-三重态的水平-反交叉与交替缓慢和快速扫描的外部偏置电压。利用Landau-Zener-Stueckelberg模型，我们发现除了一个小的核极化对电子自旋相干性的微弱影响外，慢扫描只是部分绝热的，导致弱的核自旋测量和核态窄化，从而破坏了电子自旋相干性.这解决了最近的一个实验[D. J. Reilly等人，Science 321，817（2008）.]。基于我们对弱测量的描述，我们模拟了一个每个点有n=200个核自旋的系统。在n中缩放指示对于较大的n的更强的影响。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Adiabatic rapid passage in quantum dots: phonon-assisted decoherence and biexciton generation
研究了在载流子-声子耦合作用下，线性偏振激光脉冲控制下量子点的演化。激子状态的最终占领是有限的，由于声子诱导的绝热光谱分支之间的跃迁，因为声子辅助跃迁到双激子状态。当双激子位移足够大时，量子点可以被建模为二能级系统，这对应于用圆偏振光激发。对于这种情况下，我们比较不同的模拟方法：（i）时间卷积方法，（ii）相关展开和（iii）路径积分。我们表明，从这些方法得到的结果完全同意在低温下。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall
Creation of entangled states in coupled quantum dots via adiabatic rapid passage
通过外部控制制备量子态是量子信息处理和动力学研究中已建立的方法的基础。在这方面，半导体量子点（QD）中的激子是特别感兴趣的，因为它们与光的耦合允许它们使用与调谐光场（诸如外部激光脉冲）的相干相互作用被驱动到指定状态。我们提出了一个协议，绝热快速通过的基础上，在一个合奏的成对耦合的二能级系统，如量子点分子的合奏纠缠态的创建。我们使用现实的参数半导体量子点的定量分析表明，这种方法是可行的，其他方法是不可用的。此外，该方案还可以推广到电路QED、固态环境中的核自旋和电子自旋以及光子耦合腔等其他物理系统。
2012-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Deterministic preparation of spin qubits in droplet etched GaAs quantum dots using quasi-resonant excitation
我们提出了第一个全面的研究确定性自旋制备液滴蚀刻GaAs量子点的激发态共振。这一成果为今后基于GaAs量子点材料平台的自旋量子位量子存储器的研究提供了便利。通过对一系列激子基阶跃迁的激发光谱的观测，揭示了不同量子点能级即壳层的性质。在准共振激发光谱中创新性地使用偏振分辨激发和检测有助于确定$85$ $\%$的最大自旋制备保真度-而不管实验室和量子点偏振本征基的相对取向。此外，特性的非辐射衰减时间作为一个功能的基态，激发共振和激发功率水平，产生的衰减时间低至$29$ ps的s-p-壳层激发态跃迁。最后，通过时间分辨相关光谱分析，证明了所采用的激发方案对量子点跃迁的电子环境有显著的影响，从而影响其电荷和相干性。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Structured beam controlled super-resolution in quantum dots via rapid adiabatic passage
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）
本文研究了基于快速绝热传递的超分辨率显微镜在双能级量子点系统中的应用，通过结构化光束的时空包络形成超分辨图像，抑制低强度环状结构，探讨了温度对成像方案的影响。
2026-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Phonon-assisted dark exciton preparation in a quantum dot
在半导体量子点中，与环境（即声子）的耦合对于光学态制备起着至关重要的作用。我们分析了声子的影响，两种方法的直接光学制备的暗激子，这是通过倾斜的磁场：激发与啁啾激光脉冲和激发与失谐脉冲。我们的研究表明，对于这两种方法，声子要么不妨碍所提出的机制，甚至是有用的，通过拓宽参数范围，其中暗态制备是可能的，由于声子辅助暗激子制备。鉴于声子对光学制备的积极影响，在量子点中使用暗激子变得更加有吸引力。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall
Coherent population transfer in coupled semiconductor quantum dots
我们提出了一种在两个耦合半导体量子点中实现受激拉曼绝热通过的方法。两个脉冲激光场的适当组合允许两个纳米结构之间的相干载流子转移，而不会由于环境耦合而遭受显著损失。利用双点结构中载流子态的一般解，我们确定了有关的点和激光参数。
2000-08-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Steady-State Coherent Transfer by Adiabatic Passage
我们提出了一种基于绝热通道相干转移（CTAP）的稳态电子输运模型，该模型是在一个线性排列的三重量子点中进行的。其主要特征是单电子从第一个点到最后一个点的重复转向，而不占用中间点。与引线的耦合实现了稳态电流，如果CTAP协议正确执行，则其散粒噪声被显著抑制。这代表了空间上分离的点之间的直接转移的指示，因此，可以解决寻找中间点不被占据的实验证据的问题。
2012-07-13 cond-mat.mes-hall
Orbital and spin relaxation in single and coupled quantum dots
数值计算了实际材料参数下横向单量子点和双量子点中单电子态的声子诱导轨道和自旋弛豫速率。在不同的场和量子点取向下，计算了作为磁场和点间耦合函数的速率。结果表明，在低磁场下，轨道弛豫是由于形变势声子引起的，而在高磁场下，压电声子占主导地位。由于Bychkov-Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合的相互作用，单量子点中由压电声子主导的自旋弛豫是高度各向异性的。由于回旋效应对隧穿能量的影响，双量子点中的轨道弛豫随量子点间耦合的变化很大。由于各向异性自旋热点，双点中的自旋弛豫具有额外的各向异性，否则各向异性自旋热点在有用的磁场和点间耦合处引起速率的巨大增强。在平面内磁场（易通道）和垂直的磁场（弱通道）的自旋热点的情况下的条件制定解析为不同的生长方向的底层异质结构。结果表明，容易通道消失（自旋热点再现），如果双点系统失去对称性的xy-样扰动。
2006-04-27 cond-mat.mes-hall
An optimized TEM specimen preparation method of quantum nanostructures
具有未改变的微结构和化学性质的电子透明TEM薄片是成功进行TEM探测的先决条件。目前，诸如量子点（QD）的量子纳米结构的TEM样品制备仍然是一个挑战。在这项工作中，我们优化的样品制备程序，以实现高品质的TEM试样组成的SrRuO3（SRO）量子点生长在SrTiO 3（STO）衬底。我们证明，离子束铣削技术的组合可以产生更高质量的量子纳米结构的试样相比，由三脚架抛光，然后Ar+离子铣削的组合制备的TEM试样。在所提出的方法中，在聚焦离子束装置中同时成像使得能够精确定位QD区域，并且通过相对于点阵列倾斜5°切割样品来确保薄薄片中的点的存在。此外，TEM薄片的制备与几个大的电子透明区域，由较厚的壁分离，有效地减少了试样的弯曲，并提供了广泛的薄区。NanoMill的最终使用有效地去除了非晶层，而不会引入任何额外的损坏。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall
All-optical controlled phase gate in quantum dot molecules
提出了一种利用绝热通道和空穴隧穿在量子点分子中实现的双量子比特光控相位门。我们的方案结合了当前一代垂直堆叠自组装InAs量子点和绝热通道的优点。仿真结果表明，该门的保真度超过0.98。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonon wave packet emission during state preparation of a semiconductor quantum dot using different schemes
半导体量子点中的载流子-声子相互作用对激发态的光学制备有很大的影响。对于拉比制备方案中使用的共振激发，极化子的形成伴随着声子波包的发射，导致制备保真度的降低。本文分析了不同相干激发方案下的声子波包。一个例子是依赖于啁啾激励的绝热快速通过方案。这里，也发射声子波包，但是制备保真度仍然可以近似为1。一个重点是声子的影响，最近提出的摆动计划，诱导两个失谐脉冲。与Rabi方案类似，尽管存在失谐，仍发现退化和声子波包发射。如果振荡频率与声子谱密度的最大值一致，则发射一系列波包，产生甚至更强的退化。从我们的研究结果中获得的见解将进一步帮助设计量子点的最佳制备方案。
2022-02-15 cond-mat.mes-hall
Massive creation of entangled exciton states in semiconductor quantum dots
强激光脉冲在非均匀加宽的量子点介质中传播，大量产生纠缠激子态。脉冲通过后，所有的单激子状态保持未填充（自诱导透明），而双激子相干（激子纠缠）是通过双光子跃迁产生的。我们提出了几个实验技术，观察这种意想不到的行为。
2002-11-05 cond-mat.mes-hall
The role of phonons for exciton and biexciton generation in an optically driven quantum dot
对于半导体量子点在量子技术中的许多应用，量子点态的良好受控态制备是强制性的。由于量子点嵌入在半导体基质中，因此与声子的相互作用通常在制备过程中起主要作用。在这篇综述中，我们讨论了三个基本上不同的光学激发方案，可用于制备激子，双激子，和叠加态的声子的影响：共振激发导致拉比旋转的激子系统，激发啁啾脉冲利用绝热快速通过的效果，和非共振激发引起的声子辅助状态的制备。我们给出了一个概述的实验和理论结果显示的声子的作用，并比较性能的计划状态准备。
2014-09-08 cond-mat.mes-hall
Suppressing Spin Qubit Dephasing by Nuclear State Preparation
半导体量子点中的相干自旋态提供了作为具有可扩展制造的电可控量子比特（qubit）的希望。对于由砷化镓（GaAs）制成的少电子量子点，主晶格中的波动核自旋是自旋退相干的主要来源。我们报告了一种制备核自旋环境的方法，该方法将核自旋波动的相关分量抑制在其平衡值以下约70倍，将双电子自旋状态的非均匀退相时间延长到1微秒以上。核态可以通过电子门操作容易地制备并且持续> 10秒。
2008-07-09 cond-mat.mes-hall
Electrically-protected resonant exchange qubits in triple quantum dots
提出了一种利用三重量子点中的三个自旋组成的量子比特进行量子计算的调制微波方法。这种方法包括单量子位和双量子位门，由于对高频电场具有窄带响应的操作点，这些门被保护免受低频电噪声的影响。此外，现有的双量子点进展，包括通过自旋到电荷转换的稳健制备和测量，可以立即应用于新的量子位。最后，高频耦合中隐含的电偶极子项使超导微波谐振器能够实现强耦合，从而产生更强大的双量子比特门。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Preparation and Fluorescent Wavelength Control of Multi-Color Nitrogen-Doped Carbon Nano-Dots
利用杂原子掺杂可以有效地调控碳纳米点的电子态和跃迁通道。因此，可以改变CND的光致发光（PL）性质。为了使纳米碳纳米管在光电子器件中具有潜在的应用前景，发展杂原子掺杂纳米碳纳米管的实用技术具有重要意义。在本工作中，我们利用一种快速有效的微波方法，在氮掺杂的碳纳米管中合成了多色荧光。我们研究了不同原料配比对N-CNDs结构和光学性质的影响。结果表明，当原料配比为1：1、1：2和1：3时，所制备的N-CND可分别发出蓝色（445 nm）、绿色（546 nm）和橙色（617 nm）荧光或PL。我们发现N-CND中的N含量导致了$n-π^*$结构域中不同的表面/边缘态。因此，来自N-CND的PL发射的波长可以通过控制掺杂到CND中的N浓度来调谐。此外，它表明，从N-CND的发光强度主要是正相关的表面/边缘上的C-O基团的连接的含量。本研究为提高CNDs的荧光发射性能，调制其荧光发射的颜色提供了一种有效的实验方法和技术途径。
2021-11-27 cond-mat.mes-hall
Adiabatic state preparation of interacting two-level systems
我们考虑执行绝热快速通过（ARP）使用频率扫描驱动脉冲激发相互作用的二能级系统的集合。这样的模型出现在广泛的多体量子系统中，例如腔QED或量子点，其中非线性分量耦合到光。我们分析了一维的情况下，使用乔丹-维格纳变换，以及平均场的限制，系统描述的Lipkin-Meshkov-Glick哈密顿。这些限制提供了互补的见解ARP下的多体系统的行为，这表明我们的结果是普遍适用的。我们证明，ARP可以用于状态准备中存在的相互作用，并确定所需的脉冲形状的相互作用强度的依赖。一般来说，相互作用增加了成功的状态转移所需的脉冲带宽，对所需的脉冲形式引入了新的限制。
2012-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct optical state preparation of the dark exciton in a quantum dot
半导体量子点中的暗激子由于其与电磁场的弱耦合而具有极长的寿命，这使得它们成为量子信息处理的有吸引力的候选者。另一方面，暗态的制备和操纵是具有挑战性的，因为常用的光学激发机制不适用。我们提出了一种新的，有效的机制，利用倾斜磁场和啁啾光激发的应用程序的暗激子的确定性制备，即，调频激光脉冲
2015-11-05 cond-mat.mes-hall
Coherent Tunneling by Adiabatic Passage of an exchange-only spin qubit in a double quantum dot chain
提出了一种基于绝热通道相干隧穿（CTAP）的方案，在线性排列的双量子点链中实现自旋量子量子态的交换。量子位的逻辑状态通过采用限制在双量子点中的三个电子的自旋状态来定义。完全通过电操作来获得门操作的可能性使得该量子位在用于实现量子算法的量子计算领域中成为有价值的架构。研究了外控制参数的影响以及退相对链中相干隧穿的影响。在绝热输运过程中，在一个恒定的能量简并本征空间内，链内部的双量子点中的态不被填充，而外部的混合态的瞬态布居被预测。
2015-03-03 cond-mat.mes-hall 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
Coherent transport of spin by adiabatic passage in quantum dot arrays
我们介绍了一个绝热传输协议的自旋态的大量子点阵列，是基于随时间变化的调制的海森堡交换相互作用中存在的磁场梯度。我们将此协议称为自旋-CTAP（绝热通道相干传输），类似于为量子点阵列中的电荷态转移开发的相关协议。这种绝热协议对脉冲缺陷的不敏感性对于读出扩展的自旋量子位阵列具有潜在的优势。当静态交换相互作用在整个阵列中变化时，自旋CTAP的量子控制版本是可能的，其中转移过程取决于阵列中间的自旋状态。这种条件操作可以用来产生N比特纠缠GHZ态。利用一个真实的噪声模型，我们分析了自旋CTAP操作的鲁棒性，发现高保真度（>95%）的自旋本征态转移和GHZ态制备在当前的设备是可行的。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Weak-Light Nonlinearity Using a Dark State in Coupled Quantum Dots
提出了一种在双量子点中诱导弱光非线性效应的方案。该格式积极利用了外部辅助系统的局部性和耗散性。作为一个合理的设置，我们考虑一个复杂系统，其中一个局部等离子体场从金属纳米尖端耦合的量子点只有一个。对光强的微扰计算表明，即使在足够弱的光下，偶极禁戒的双激子NOON态也可以作为稳态。这一结果可以用退相干诱导的量子态制备和双光子共振这两个因素来解释。这一结果表明，在外部辅助系统中同时利用局域性和耗散性可以有效地诱导双光子过程，并为弱光非线性提供了一种指导.
2017-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge qubit entanglement via conditional single-electron transfer in an array of quantum dots
我们提出了一种新的方案，通过辅助量子点结构中的顺序电子转移来产生基于量子点的电荷量子比特之间的纠缠，该结构的输运性质由量子比特态决定。传输协议需要利用与适当的电压门模式相结合的谐振光脉冲。作为一个例子，说明了该方案的应用，我们研究了九量子位的肖尔码状态的准备连同错误伴随式测量。
2008-12-18 cond-mat.mes-hall
Sensing electrons during an adiabatic coherent transport passage
研究了三量子点系统中电子绝热相干转移（CTAP）的探测问题。在理想的情况下，该协议相当于外部点之间的完美变化传输，同时始终消失中心点的占用，从而使测量及其反作用变得毫无意义。尽管如此，即使对方案进行了微小的修改，也会在中心点建立一个小种群。我们研究了测量反作用的贝叶斯形式主义模拟的瞬时检测时，最大占用的点。我们发现，测量反作用和非绝热动力学之间的相互作用引起的协议，这定量同意与连续检测处理的成功概率的变化。我们引入了一个相关的测量信号，以证明一个成功的CTAP协议，其中，在弱测量限制，证实了消失的占领的中心点的中心点的非占用。我们所提出的相关信号意味着适当的实验方法，以确认CTAP。
2019-01-29 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
Robust Parallel Laser Driving of Quantum Dots for Multiplexing of Quantum Light Sources
本文提出利用单个宽带啁啾激光脉冲通过绝热快速通道同时触发多个非等效量子点，在15 meV跃迁能量范围内实现高保真量子态反转，为高带宽复用量子网络奠定基础。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
High fidelity optical preparation and coherent Larmor precession of a single hole in an InGaAs quantum dot molecule
我们采用超快泵浦-探测光谱与光电流读出直接探测一个单一的，电可调的自组装量子点分子形成的垂直堆叠InGaAs量子点中的一个空穴自旋的动态。使用圆偏振皮秒脉冲在两个点中的一个中初始化具有定义的自旋配置的激子。时间依赖的自旋配置探测所产生的几个费米子复合物的自旋选择性光吸收。利用亚5 ps电子隧穿到另一个点的轨道激发态的优势，我们初始化纯度> 96%的单空穴自旋，即，远高于先前单点实验中所展示的。在横向磁场的测量监测的相干拉莫尔旋进的单孔自旋没有明显的损失自旋相干内的~300 ps的空穴寿命。因此，对于所有研究的磁场，空穴自旋初始化的纯度保持不变。
2012-04-26 cond-mat.mes-hall
Coherent and robust high-fidelity generation of a biexciton in a quantum dot by rapid adiabatic passage
半导体量子点中的双激子是偏振纠缠光子的来源，具有在可扩展系统中实现的高潜力。存在几种用于非共振、共振和准共振双激子制备的方法，但它们都有自己的缺点，例如保真度低、定时抖动、不相干或对实验参数敏感。我们展示了一种相干的和强大的技术，以产生一个双激子在InGaAs量子点的保真度接近1。主要概念是将快速绝热过程应用于基态-激子-双激子系统。我们加强我们的实验结果与模拟，其中包括微观耦合到声子。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
A quantum interference capacitor based on double-passage Landau-Zener-Stückelberg-Majorana interferometry
量子技术在电子学中的应用自然导致了相干单电子电路的概念，其中单个电荷被相干地使用以提供增强的性能。在这项工作中，我们提出了一个相干的单电子器件，作为一个电可调电容器。该系统表现出电容与电压的正弦关系，其中电容的幅度变化，并且电压周期可以通过电气手段来调谐。该设备概念基于耦合两能级系统的双通道Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉测量，该系统进一步隧道耦合到电子库。我们通过在耦合到电子库的单电子双量子点中执行Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉术来实验测试该模型，并表明电容振荡的电压周期与激发频率成正比，并且振荡的幅度取决于系统的动力学参数：本征弛豫和相干时间，以及到储层的隧穿速率。我们的工作开辟了一个机会，使用双量子点的非线性电容，以获得增强的设备功能。
2019-08-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Dynamics of Electron-Nuclei Coupled System in Quantum Dots
我们研究了量子点中电子-核耦合系统的动力学。电子自旋测量结果的聚束和条件概率的复活是核自旋记忆的显著特征。其基本机制是核自旋态的压缩和连续电子自旋测量之间的相关性。此外，我们提出了一个仅依靠电子自旋测量制备和探测核自旋叠加态的建议。对于非极化的、完全随机的核自旋态，人们仍然可以跟踪量子干涉效应。我们讨论了单量子点和双量子点上电子自旋的实现方案。
2006-11-13 cond-mat.mes-hall
Coherent control of interacting electrons in quantum dots via navigation in the energy spectrum
本文研究了准一维双阱半导体结构中相互作用电子的波函数的量子控制。控制策略基于作为外部均匀电场的函数的能谱的知识。当两个低能级避免交叉时，我们的系统在很大程度上动态地表现为两能级系统。利用这一特性来实现相干控制策略的基础上缓慢（绝热通道）和快速（非绝热朗道-齐纳过渡）的变化的外部字段。我们应用这种方法来达到所需的目标状态，远离初始状态的频谱。
2007-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el 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
Dynamical Self-Quenching of Spin Pumping into Double Quantum Dots
核自旋极化可以通过单重态-三重态反交叉的多个朗道-齐纳通道被泵入自旋阻塞量子点。通过数值模拟包含近似$10^7$核自旋的真实系统在$10^5$扫描过程中，我们揭示了一种动力学自猝灭机制，这种机制导致在稳态泵浦下核极化的快速饱和。这是由核自旋场的屏蔽引起的。在具有中等自旋轨道耦合的系统中，自猝灭也屏蔽了自旋轨道相互作用。该机制是通用的，并且在中等噪声下保持稳健。我们的发现解释了实验中达到的低偏振水平，并呼吁开发新的协议，打破自猝灭的限制。
2012-12-11 cond-mat.mes-hall
Control of electron spin and orbital resonance in quantum dots through spin-orbit interactions
研究了在声子诱导弛豫和退相干的情况下，共振振荡电磁场对耦合横向量子点中单个电子的影响。使用对称性参数，它表明，自旋和轨道共振可以有效地控制自旋-轨道相互作用。这种控制是可能的，这是由于拉比频率对作为自旋-轨道相互作用的各向异性的结果的点配置（点的取向和静态磁场）的强敏感性。所谓的易通过配置被示出为特别适合于自旋量子比特的磁操纵，确保长的自旋弛豫时间和保护自旋量子比特免受伴随片上操纵的电场干扰。
2007-08-09 cond-mat.mes-hall
Coherent long-range transfer of two-electron states in ac-driven triple quantum dots
量子态的制备和转移是量子信息中的一项基本任务。我们提出了一个协议，准备一个状态在左和中心的三点阵列的量子点，并将其直接转移到中心和右的点。最初，结合交换相互作用和磁场梯度准备左侧和中心点中的状态。一旦处于所需状态，外部点中的交流栅极电压被接通，允许选择给定的光辅助长距离路径，并以高保真度将准备好的状态直接从一个边缘转移到另一个边缘。我们调查的协议上的电荷噪声的影响，并提出了一种配置，在该配置中，可以进行高保真度的传输。我们的方案可以在实验上实现，并且是在两个空间分离的二能级系统之间转移量子态的一个有希望的途径。
2018-10-16 cond-mat.mes-hall
Fast long-range state transfer in quantum dot arrays via shortcuts to adiabaticity
通过量子点阵列快速有效地制备、操纵和转移量子态是固态物理中量子信息处理和量子计算的一项重要任务。传统的绝热传输协议，如绝热通道相干传输（CTAP）及其变体，传输速度慢，容易发生退相干，这在一定程度上会降低保真度。为了实现对退相干的鲁棒性，我们提出了一种加速多量子点系统中绝热电荷转移的协议，共享“绝热捷径”（STA）的概念。我们首先应用STA技术，包括反绝热驱动和逆向工程，以加快三重量子点的边缘点之间的直接（长距离）转移。然后，我们将我们的分析扩展到多点系统。我们展示了如何通过实施修改后的脉冲，快速绝热的外部点之间的电荷传输，最终可以实现不填充中间点。我们还讨论了在存在退相的情况下，传输保真度对操作时间的依赖性。通过最小化退相干和弛豫过程，所提出的用于加速QD阵列中的外部点之间的绝热电荷转移的协议为量子信息处理提供了鲁棒的机制。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-Dependent Transport Through a Colloidal Quantum Dot: The Role of Exchange Interactions
由于纳米制造的最新进展和量子点作为量子计算候选者的实现，通过半导体量子点的电荷和自旋输运的研究正在经历复兴。在这项工作中，我们结合原子的电子结构计算与量子主方程方法来研究电子和空穴通过强限制量子点耦合到两个引线的电压偏置的传输。我们发现两个最低准粒子能级之间的能量间距和交换相互作用的强度之间的竞争决定了两个最低准粒子能级的自旋态。具体地，低密度的电子状态导致自旋单线态是最低能量的两电子状态，而相反，高密度的状态和显著的交换相互作用导致自旋三线态是最低能量的两空穴状态。交换相互作用也是导致输运性质中的自旋阻塞的原因，根据我们的计算，对于强限制的胶体量子点，自旋阻塞可以持续到高达77K的温度。最后，我们将这些发现与使用电压偏置在量子点中制备和操纵单重态和三重态自旋量子比特态有关。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bistability signatures in nonequilibrium charge transport through molecular quantum dots
研究了在有限电压作用下，与内部振动自由度强耦合的分子结的瞬态非平衡动力学。使用两种不同的，数值精确的技术，图解Monte Carlo和多层多组态时间依赖性Hartree方法，我们表明，通过结的稳态电流可能依赖于敏感的系统的初始准备，从而揭示了签名的双稳态。分析了偏置电压和瞬态动力学对双稳态现象的影响。此外，在nanoelectromecanical器件中的随机开关现象的可能关系进行了讨论。
2012-06-20 cond-mat.mes-hall
Precise simulation for single-hole spin control in semiconductor quantum dots
采用分层运动方程（HEOM）方法研究了单空穴自旋的制备、控制和读出的精确模拟。通过电离共振激发的电子-空穴对并将导电能级电子隧穿到电极中，初始化单空穴自旋量子比特。SU（2）控制是通过结合Voigt几何磁场中空穴自旋的Larmor过程和皮秒激光脉冲诱导的几何相位绕光轴旋转来实现的。量子位的读出通过光电流实现。我们将整个模拟过程与实验结果进行了比较，证明了由于展宽效应的影响，保真度达到了最佳。
2017-04-30 cond-mat.mes-hall
Coherent optical manipulation of triplet-singlet states in coupled quantum dots
我们发现，在量子点分子的自旋轨道耦合允许相干操纵两个电子自旋态使用拉曼跃迁。由两个交换耦合量子点的单重态和三重态定义的这种双电子自旋态可以具有有利的相干性质。此外，该系统中的四个亚稳态基态中的两个可以用作辅助状态，其可以促进诸如将自旋状态映射到单个传播光子的自旋状态的任务的实现。我们发现，即使是弱的自旋轨道效应-表现为电子和空穴的g因子略有不同-也会允许单重态-三重态的相干拉曼耦合。我们还讨论了实现自旋制备和操纵量子光学技术的可能性。
2006-11-17 cond-mat.mes-hall
Phonon Effects on Population Inversion in Quantum Dots: Resonant, Detuned and Frequency-swept Excitations
该研究探究声学声子对半导体量子点共振、失谐、扫频三类光激发过程的影响，发现声子会阻尼Rabi振荡与扫频激发的粒子数反转，且三种情形下声子影响均随脉冲面积非单调变化。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall
Dissipative preparation of the exciton and biexciton in a self-assembled quantum dot on picosecond timescales
脉冲共振荧光被用来探测单个自组装InGaAs量子点中的超快声子辅助激子和双激子制备。通过驱动系统使用大面积（$\geq10π$）近共振光脉冲，我们实验证明如何声子介导的耗散内的流形的修饰激子状态可以用来制备中性激子的保真度$\geq 70\%$。通过比较声子辅助制备与共振拉比振荡，我们表明，声子介导的过程提供了更高的保真度准备大的脉冲面积，是不太敏感的脉冲面积的变化。此外，通过相对于激子跃迁的激光失谐，我们绘制出激子耦合到体LA-声子连续谱的谱密度。类似的声子介导的过程，以促进直接双激子制备通过双光子双激子吸收，与结晶度$>80\%$。我们的结果被发现是在非常好的定量协议与模拟模型的量子点声子浴相互作用与布洛赫Redfield理论。
2014-09-21 cond-mat.mes-hall
Realization of Universal Quantum Gates with Spin-Qudits in Colloidal Quantum Dots
我们利用量子点中单个Mn离子的超精细相互作用来创建量子点，即多能级量子比特系统，其具有良好定义的、可寻址的和鲁棒的自旋态集合，用于实现通用量子门。我们利用电子双共振探测核磁共振（EDNMR）技术，在选定的超精细能级对之间产生和探测任意叠加态。这使得拉比振荡的观察和实验实现的非和交换通用量子门是强大的对退相干。我们的协议的周期性准备，操作和读出的逻辑门提供了机会，可扩展的量子线路架构集成量子比特超越固态电子自旋量子比特。
2019-09-17 cond-mat.mes-hall
Quantum control of hole spin qubits in double quantum dots
半导体量子点中的空穴自旋量子比特由于其与核自旋的弱超精细耦合和强自旋轨道耦合而具有快速的运算时间，是量子信息处理的有希望的候选者。我们提出了一种通过快速绝热驱动方案对双量子点中的两个重空穴自旋量子比特进行相干控制的方法，该方法比线性斜坡、$π$ -脉冲或Landau-Zener通道等实验常用方案具有更高的量子效率.使用经由自旋轨道耦合的快速准绝热驱动，可以显著降低用于量子比特操纵的电荷噪声，并且实现用于量子比特初始化的高鲁棒性。我们还实现了一个和两个量子比特门，特别是，非，CNOT，和SWAP类门，在一个双量子点实现$99\%$以上的双量子点的空穴自旋，表现出的能力，实现通用门的量子计算的空穴自旋。
2022-10-27 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
Coherent electron transport by adiabatic passage in an imperfect donor chain
相干隧道绝热通道（CTAP）是固态量子计算体系结构中一种长距离量子比特传输机制。尽管该机制可以在量子点链或施主中实现，但是由于施主的自然限制电势，Si中的施主的1D链是特别感兴趣的，施主的自然限制电势原则上可以帮助降低固态量子计算架构中的栅极密度。使用详细的原子模型，我们调查CTAP在一个更现实的三重施主系统中存在不可避免的制造缺陷。特别是，我们调查了CTAP的绝热途径是如何受供体错位的影响，并提出了纠正这种错误的方案。我们还研究了绝热路径对栅极电压波动的敏感性。基于紧束缚的原子处理离散这里使用的可能有利于其他施主纳米结构，如施主为基础的电荷和自旋量子位的理解。最后，我们推导出一个有效的3 \times 3模型的CTAP，准确地类似于电压调谐的最低能量状态的数百万原子紧束缚模拟，并提供了一个翻译之间的密集原子哈密顿量和简化的有效哈密顿量，同时保留相关的原子尺度信息。这种方法可以帮助快速，准确地表征多施主实验结构，即使在存在缺陷，克服了一些数值上的棘手性找到最佳本征态的非理想施主位置。
2010-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dark Exciton Preparation in a Quantum Dot by a Longitudinal Light Field Tuned to Higher Exciton States
在量子信息技术中使用半导体量子点的几个重要提议依赖于暗激子基态的控制，例如具有$μ$寿命的基于暗激子的量子位。本文提出了一种用单个短脉冲激光占据暗激子基态的有效方法。该方案基于具有纵向场分量的光激发，其特征在于，例如，径向偏振光束或某些拉盖尔-高斯或贝塞尔光束。利用这个组件，我们表明在配置相互作用的方法，高能量激子状态组成的轻空穴激子和更高的黑暗重空穴激子可以解决。当较高的激子弛豫时，产生处于其基态的暗激子。
2020-08-10 cond-mat.mes-hall
Theory of Single Electron Spin Relaxation in Si/SiGe Lateral Coupled Quantum Dots
研究了自旋-轨道相互作用下单电子Si/SiGe横向耦合量子点中声学声子引起的自旋弛豫。数值计算了单量子点和双量子点在面内和垂直磁场中的弛豫速率。声学声子的变形势被考虑为横向和纵向极化和它们的贡献的总弛豫速率进行了讨论相对于膨胀和剪切势常数。我们发现，在单点的自旋弛豫率的规模约与磁场的七次方，在最近的实验。在双点中，弛豫速率对点谱结构更加敏感，因为它通常由自旋热点主导。自旋-轨道相互作用的各向异性产生容易的通道，即磁场的特殊方向，对于该方向，弛豫被强烈抑制。量子力学上，由于不存在压电声子势和一般较弱的自旋轨道相互作用，Si中的自旋弛豫速率通常比GaAs小2个数量级。
2011-04-26 cond-mat.mes-hall
Suppression of Decoherence tied to Electron-Phonon Coupling in Telecom-Compatible Quantum Dots: Low-threshold Reappearance Regime for Quantum State Inversion
在大尺寸半导体量子点（QD）的光控实验中，我们证明了对与1.3~ $μ$ m的低色散电信波段兼容的发射的完全抑制与受限电子与长波声学（LA）声子的形变势耦合有关的退相。通过利用电子-声子谱密度的大小和形状的量子点的敏感性，我们证明了四倍减少的阈值脉冲面积需要进入去耦制度激子反转使用绝热快速通过（ARP）。我们的量子态动力学的计算提供了很好的协议与我们的实验结果，并表明，量子点波函数的对称性提供了一个额外的手段，工程师的电子-声子相互作用。我们的研究结果将支持固态量子发射器在未来的分布式量子网络使用半导体量子点的发展。
2020-12-04 cond-mat.mes-hall
Violating Bell's inequality in gate-defined quantum dots
University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq Pty. Ltd.（Diraq有限公司）
研究通过提高保真度和纠错实现量子点纠缠验证，展示97.17%的贝尔态保真度并接近理论最大值，突破经典限制。
2024-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quasi-adiabatic dynamics and state preparation in Floquet many-body systems
周期驱动已经成为一种强大的实验工具，可以设计隔离的合成量子系统的物理特性。然而，由于缺乏节能和加热效果，非平凡的（例如，周期性驱动（Floquet）系统中的拓扑）多体状态通常是亚稳态的。因此，有必要寻找在Floquet系统中制备长寿命多体态的策略。我们开发了一个理论框架，用于描述动态准备状态的Floquet系统的驱动器的缓慢打开。我们发现，该系统的动力学是很好的近似下缓慢变化的有效哈密顿$H_{\rm eff}^{(s)}(t)$的初始状态的演变，提供斜坡速度$s \gg t_*^{-1} \sim e^{-{\mathcal{C} \fracω{J}}}$，在Floquet系统的特征加热时标的逆。在这样的斜坡速度下，由于驱动器引起的加热效应被指数地抑制。我们计算缓慢变化的有效哈密顿量$H_{\rm eff}^{(s)}(t)$，并表明，在斜坡结束时，它是相同的有效哈密顿量的非斜坡Floquet系统，到小的修正的顺序$O(s)$。因此，系统有效地经历从$H_0$到$H_{\rm eff}$的缓慢淬灭。作为一个应用，我们考虑通过量子临界点（QCP）的慢淬灭的通道，并估计由于通过QCP通过Kibble-Zurek机制的非绝热通道吸收的能量。通过最小化由于驱动器和斜坡吸收的能量，我们找到了最佳斜坡速度$s_* \sim t_*^{-z/({d+2z})}$，其中两个加热效应都被指数抑制。…
2016-12-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
