Photoluminescence enhancement by deterministically site-controlled, vertically stacked SiGe quantum dots
Si/SiGe异质系统将理想地适合于实现互补金属氧化物半导体（CMOS）兼容的集成光源，但是由II型带偏移加剧的间接带隙使得实现高效发光具有挑战性。我们解决这个问题的应变工程在有序阵列的垂直紧密堆叠的SiGe量子点（QD）对。相应的下量子点诱导的应变创建一个优先的成核网站的上一个和应变的上量子点，以及其上方的硅帽。电子被限制在应变口袋中的硅帽，这导致了增强的波函数重叠与重空穴附近的上量子点的顶点。随着堆叠的量子点之间的Si间隔物的厚度低于5 nm，我们分离了两个量子点的功能：下面的一个的作用是一个纯粹的应力源，而只有上面的量子点促进量子点结合的激子的辐射复合。我们报告的设计和应变工程的量子点对通过应变依赖薛定谔-泊松模拟，其实施的分子束外延，并全面研究其结构和光学性能的比较与单层SiGe量子点阵列。我们发现，双量子点的安排移动的光致发光信号的热猝灭在较高的温度。此外，在双QD配置中抑制了来自QD相关润湿层的有害光发射。
2021-10-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Atomic fluctuations lifting the energy degeneracy in Si/SiGe quantum dots
Si/SiGe量子阱中的电子自旋遭受几乎简并的导带谷，其在量子位的形成中与自旋自由度竞争。尽管试图通过设计尖锐的界面来确定性地增强谷能量分裂，但谷分裂波动仍然是量子比特均匀性的严重问题，需要扩展到大型量子处理器。在这里，我们阐明和统计预测谷分裂的整体集成的三维原子级的属性，理论和运输。我们发现，Si/SiGe界面的3D景观内的Si和Ge原子的浓度波动可以解释从许多量子点设备上的测量观察到的谷分裂的大的扩展。针对普遍的信念，我们建议提高这些随机合金成分的波动，通过将Ge原子在Si量子阱中统计增强谷分裂。
2022-12-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifetime measurements (T1) of electron spins in Si/SiGe quantum dots
我们观察到自旋为1/2的Si/SiGe耗尽型多电子量子点的塞曼分裂激发态，并测量了它在高达2 T的磁场中的自旋弛豫时间T1。使用一种新的步进和到达技术，我们已经实验验证了g值为2.0 +/- 0.1所观察到的塞曼双重峰。我们还测量了InGaAs量子点中单电子和多电子自旋的T1。对于相当的磁场强度，Si/SiGe系统的寿命明显长于InGaAs点的寿命，但在足够低的磁场下（Si < 1 T，InGaAs < 0.2 T），两者都接近1秒。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall
Excitation intensity dependence of photoluminescence spectra of SiGe quantum dots grown on prepatterned Si substrates: Evidence for biexcitonic transition
研究了Si（001）衬底上横向二维有序SiGe量子点的光致发光（PL）谱随泵浦强度的变化关系。的PL的结果从重组的SiGe量子点和电子本地化由于应变场在周围的Si矩阵本地化的空穴。光谱的分析揭示了几个不同的频带，归因于激子基态和激发激子态的声子辅助复合和非声子复合，它们都表现出PL强度的线性I依赖性。当I> 3 W/cm ^2时，PL谱中出现了由双激子跃迁引起的、与I近似成二次方关系的额外带。这些新出现的PL贡献将SiGe量子点的复合非声子PL带转移到更高的能量。实验得到的非声子跃迁能量与用包络函数近似和组态相互作用方法计算的激子和双激子能量吻合得很好。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall
Fast tunnel rates in Si/SiGe one-electron single and double quantum dots
我们报道了在Si/SiGe异质结中制备和测量具有快速隧穿速率的单电子单量子点和双量子点。在少量电子点中实现快速隧道速率可能具有挑战性，部分原因是Si中的大电子有效质量。使用电荷感测，我们识别出与测量速率相比快或慢的点的隧道速率的签名。这种特征提供了一种校准绝对电子数和验证单个电子占据的手段。脉冲栅电压测量用于验证该方法。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall
Pauli spin blockade in undoped Si/SiGe two-electron double quantum dots
我们展示了在无掺杂的Si/SiGe异质结构中制造的双量子点依赖于双顶栅设计。电荷检测表明，我们可以可靠地耗尽这些设备的零电荷占用。测量和模拟证实，能量是由栅极感应静电势。泡利自旋封锁已被观察到通过双点在两个电子配置，在Si中进行相干自旋操纵的关键步骤，通过运输。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall
Signatures of Valley Kondo Effect in Si/SiGe Quantum Dots
我们报告的测量一致的谷近藤效应在Si/SiGe量子点，证明了在电导与源极-漏极电压的峰值，表现出很强的温度依赖性。近藤峰在磁场中表现出不寻常的行为，我们将其解释为源于谷自由度。谷和塞曼分裂的相互作用建议的侧峰的存在下，揭示了0.28至0.34毫电子伏之间的零场谷分裂。在两个样品中观察到非零磁场的零偏压电导峰，这一现象与隧穿中的谷值不守恒一致。
2014-06-29 cond-mat.mes-hall
Measurement of valley splitting in high-symmetry Si/SiGe quantum dots
我们已经证明了在Si/SiGe和InGaAs中的少电子量子点，占据数从N = 0可控。这些显示出高度的空间对称性和可识别的外壳结构。磁谱测量表明，两种Si基器件在低磁场下都具有N =2的单重基态，从而提高了双谷简并度。这两个器件中的谷分裂分别为120和270 μeV，表明在我们的异质结构中存在原子级尖锐的界面。
2011-04-13 cond-mat.mes-hall
Characterization and Suppression of Low-frequency Noise in Si/SiGe Quantum Point Contacts and Quantum Dots
本文研究了调制掺杂Si/SiGe异质结构中肖特基栅量子点接触（QPC）和量子点（QDs）中的全局顶栅对低频噪声的影响。对于相对大的顶栅电压，QPC电流显示出具有1/f2洛伦兹型电荷噪声的频繁切换。随着顶栅电压的降低，QPC夹断电压变得不那么负，并且1/f2噪声在均匀背景1/f噪声中被迅速抑制。我们将这种顶门技术应用于双量子点，以稳定电子数为零的电荷状态。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall
Fabrication and Characterization of Electrostatic Quantum Dots in a Si/SiGe 2D Electron Gas, Including an Integrated Read-out Channel
采用一种新的制备技术在硅/硅锗二维电子气中制备具有读出通道的量子点。该技术利用肖特基栅极，放置在浅蚀刻量子点的侧面，以控制电子传输过程。相邻的量子点接触栅极被集成到侧栅极以限定读出通道，从而允许对量子点的电子占据的非侵入性检测。在低温下观察到可再现和稳定的库仑振荡以及读出通道电阻的相应跳跃。与读出通道相结合的制造点代表了Si/SiGe异质结构中基于自旋的量子比特的一个步骤。
2005-04-04 cond-mat.mes-hall
SiGe quantum dots for fast hole spin Rabi oscillations
我们报告在三端SiGe自组装量子点设备的顶部栅电极定位非常接近的纳米结构的空穴g因子的测量。垂直和平行g因子的测量揭示了顶栅电压的小调制的显著变化。从所观察到的调制，我们估计，在现实的实验条件下，孔自旋可以电操纵拉比频率在100 MHz的顺序。这项工作强调了潜在的空穴为基础的纳米器件的有效的自旋操纵的g-张量调制技术。
2013-07-27 cond-mat.mes-hall
Low-frequency charge noise in Si/SiGe quantum dots
硅中的电子自旋具有很长的相干时间，是一种很有前途的量子比特平台。然而，半导体中的电场噪声对量子点自旋量子比特中的大多数单量子比特和多量子比特操作提出了挑战。在这里，我们调查的低频电荷噪声谱的温度和铝氧化物栅介质厚度的Si/SiGe量子点重叠的栅极的依赖关系。我们发现电荷噪声随氧化铝厚度的增加而增加。我们还发现强点到点的噪声幅度和频谱的温度依赖性的变化。这些发现表明，每个量子点经历由两个能级系统的不同系综引起的噪声，每个系统具有不均匀的热激活能分布。两者合计，我们的研究结果表明，在Si/SiGe量子点中的电荷噪声起源于至少部分地从半导体表面附近的两个能级系统的非均匀分布。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall
Integration of on-chip field-effect transistor switches with dopantless Si/SiGe quantum dots for high-throughput testing
在单个芯片上测量多个量子器件增加了表征吞吐量，并能够测试器件设计中的器件可重复性、工艺良率和系统变化。我们提出了一种方法，使用片上场效应晶体管开关，使双量子点Si/SiGe器件的多路复用低温测量。多路复用使得表征许多设备成为可能，这些设备随外部电线的数量呈指数级增长，这是考虑到目前常用的低温恒温器布线的重大限制的关键能力。我们使用这种方法来表征三个名义上相同的量子点接触通道，使他们的阈值电压的积累和夹断电压在一个单一的冷却稀释冰箱的比较。
2013-05-08 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
Charge-noise resilience of two-electron quantum dots in Si/SiGe heterostructures
谷自由度为硅自旋量子比特带来了挑战和机遇。单重态-三重态的一个重要考虑因素是存在两个不同的三重态，由谷与轨道激发组成。在这里，我们表明，这两个三重峰都存在于典型的操作制度，但只有谷激发三重峰提供本征保护电荷噪声。我们进一步表明，这种保护自然产生的点与更强的限制。这些结果揭示了硅基多电子量子比特的固有优势。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effective out-of-plane g-factor in strained-Ge/SiGe quantum dots
最近，应变Ge/SiGe中的光刻量子点已经成为量子计算的有希望的候选者，从量子点的演示到量子比特逻辑演示的进展非常快。在这里，我们提出了一个测量的平面外的$g$ -因子的单孔量子点在这种材料中。由于这是一个单孔测量，这是第一个实验结果，避免了强轨道效应存在于平面外的配置。除了验证预期的面内和面外磁场（$B$）之间的$g$因子各向异性之外，还观察到依赖于量子点占据的$g$因子的变化。这些结果是在良好的协议与计算的$g$ -因子使用的重-和轻-空穴空间的Luttinger哈密顿量，特别是前两个孔，显示出很强的自旋-轨道耦合，并建议戏剧性的$g$ -因子可调性通过$B$ -场和电荷状态。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall
Undoped accumulation-mode Si/SiGe quantum dots
我们报告了一种量子点器件设计，它结合了未掺杂SiGe异质结构材料的低无序特性和重叠栅极堆叠，其中每个静电栅极具有主导和独特的功能-控制单个量子点的占据和横向隧穿进入量子点和量子点之间。点和电子浴之间的隧穿速率的控制被证明超过九个数量级，并通过我们的放大器的带宽内的直接测量独立确认。直接测量在（0，2）<-->（1，1）电荷配置反交叉处的点间隧道耦合以量化单个点间隧道势垒栅极的控制。一个简单的指数相关性足以描述这些隧穿过程中的每一个作为控制栅极电压的函数。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Phonon-assisted relaxation and decoherence of singlet-triplet qubits in Si/SiGe quantum dots
从理论上研究了SiGe/Si/SiGe异质结构中横向双量子点中两个电子自旋态的声子诱导弛豫和退相干。我们考虑了两种类型的单重态-三重态自旋量子比特，并使用布洛赫-雷德菲尔德理论计算了它们的弛豫和退相干时间，特别是作为能级杂化、温度、磁场、自旋轨道相互作用和量子点之间失谐的函数。我们发现，磁场梯度，这通常是用来操作自旋量子比特，可以减少弛豫时间超过一个数量级。使用这种见解，我们确定了一个最佳的制度，其中的磁场梯度不会影响的弛豫时间显着，我们提出了制度的最长衰减时间。我们考虑到单声子和双声子过程的影响，并建议如何我们的理论可以通过实验进行测试。我们在这里发现的Si基量子点的自旋寿命明显长于GaAs量子点。
2018-05-24 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
Low-Noise Quantum Dots in Ultra-Shallow Ge/SiGe Heterostructures for Prototyping Hybrid Semiconducting-Superconducting Devices
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学与技术研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology – ICN2 (CSIC and BIST)（加泰罗尼亚纳米科学技术研究所（CSIC和BIST））
本研究通过超薄Ge/SiGe异质结构实现低噪声量子点，结合低温氧化物工艺，为混合半导体-超导器件原型提供新平台。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall
Single charge sensing and transport in double quantum dots fabricated from commercially grown Si/SiGe heterostructures
我们进行量子霍尔测量三种类型的商业调制掺杂的Si/SiGe异质结构，以确定其适用于耗尽栅定义的量子点设备。通过调整生长参数，我们能够获得电荷密度为1-3 × 10^{11}/cm ^2、迁移率超过100，000 cm ^2/Vs的电子气。在这些异质结构上制造的双量子点器件显示出在直流传输和电荷传感中测量的单电荷跃迁的明确证据，并且在单量子点区域中显示出100 mK的电子温度。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
g-factor theory of Si/SiGe quantum dots: spin-valley and giant renormalization effects
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
针对Si/SiGe量子点，构建了基于矩阵元的g因子理论，应用于摆动阱结构，发现g因子巨重整化及由自旋-谷耦合导致的O(1)抑制，为g因子工程开辟新途径。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong electron-electron interactions in Si/SiGe quantum dots
电子之间的相互作用可以强烈地影响多电子量子点的形状和功能。由此产生的电荷分布可以被局部化，就像维格纳分子的情况一样，对能谱和隧穿点外的状态产生影响。硅点的情况甚至更加复杂，这是由于谷、轨道和相互作用能量尺度之间的相互作用。在这里，我们研究了两个电子波函数的静电限制量子点中形成的SiGe/Si/SiGe量子阱在零磁场，使用紧束缚和全组态相互作用（FCI）的方法相结合，并考虑在量子阱界面原子尺度的无序。我们基于最近的量子比特实验对量子点进行建模，量子比特实验跨越了强相互作用和弱相互作用系统之间的边界，并显示出丰富多样的行为。我们的计算表明，强的电子-电子相互作用，诱导的弱约束，可以显着抑制低位，单重态-三重态（ST）的激发能。然而，当界面无序引起的谷轨道相互作用较弱时，ST分裂可以接近其非相互作用值，即使当电子-电子相互作用较强且观察到Wigner-molecule行为时。这些结果对于合理设计和制备具有可预测性质的量子点量子比特具有重要意义。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single and Double Hole Quantum Dots in Strained Ge/SiGe Quantum Wells
即使当今最突出的基于自旋的量子位技术在能力和复杂性方面正在成熟，人们对探索可能提供优势的替代材料平台的兴趣也越来越大，例如增强的量子位控制，更长的相干时间和改进的可扩展性。异质结构材料生长的最新进展为在半导体中采用空穴自旋用于量子位应用开辟了新的可能性。未掺杂的应变Ge/SiGe量子阱由于其低无序度、大的本征自旋轨道耦合强度和不存在谷态而成为基于空穴自旋的量子比特的有希望的候选宿主。在这里，我们使用一个简单的单层栅控器件结构来演示单个量子点以及两个相邻量子点之间的耦合。这些未掺杂结构中的空穴有效质量$m$ * ~ 0.08 $m$ $_0$显著低于Si/SiGe中的电子，这表明量子点中增强的隧道耦合和工业兼容半导体平台中有利的量子位-量子位相互作用的可能性。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-Blockade Spectroscopy of Si/SiGe Quantum Dots
我们实现了一种技术，用于测量负责半导体量子点中的自旋到电荷转换的单重态-三重态能量分裂。这种方法需要快速的单次电荷测量，可以在大分裂和小分裂的限制下可靠地提取能量。我们执行这种技术上的未掺杂的，积累模式的Si/SiGe三重量子点，并发现测量的分裂作为限制栅偏置的函数平滑地变化。该演示不仅证明了将$in~situ$激发态测量技术作为标准调整过程的一部分的价值，还表明在典型的Si/SiGe量子点器件中，自旋阻断可以受到横向轨道激发能而不是谷分裂的限制。
2018-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of Spin Relaxation in Two-Electron Lateral Coupled Si/SiGe Quantum Dots
给出了硅双量子点中声子诱导双电子自旋弛豫的高精度数值计算结果。弛豫，使自旋-轨道耦合和$^{29}$ Si（天然或纯化丰度）的核，研究实验相关参数，interdot耦合，磁场的大小和方向，和失谐。我们计算松弛率为零和有限的温度（100 mK），得出的结论是，我们的研究结果为零温度仍然定性有效，也为100 mK。我们确认相同的各向异性开关的轴的自旋寿命延长与不同的失谐最近在GaAs中预测。可能的超精细为主的弛豫的条件是更严格的Si比GaAs。对于实验相关的制度，自旋-轨道耦合，虽然弱，是占主导地位的贡献，产生各向异性弛豫率的至少两个数量级低于GaAs。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall
A Reconfigurable Gate Architecture for Si/SiGe Quantum Dots
我们展示了一个可重构的量子点门架构，包括两个可互换的传输通道。一个通道用于形成量子点，另一个用于电荷感测。量子点传输通道可以支持单个或双量子点。我们证明了几个电子占领在一个单一的量子点和提取充电能量高达6.6毫电子伏。磁谱仪用于测量35-70微电子伏特范围内的谷分裂。通过激励两个额外的栅极，我们形成了一个少电子双量子点，并展示了可调隧道耦合在（1，0）到（0，1）点间电荷跃迁。
2015-02-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heavy Hole vs. Light Hole Spin Qubits: A Strain-Driven Study of SiGe/Ge and GeSn/Ge
本文通过应变调控对比研究了SiGe/Ge中重空穴与GeSn/Ge中轻空穴自旋量子比特的性能，发现轻空穴具有更低弛豫率和更高拉比频率，为优化栅极定义自旋量子比特提供了新途径。
2025-01-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Charge sensing and controllable tunnel coupling in a Si/SiGe double quantum dot
本文报道了Si/SiGe双量子点的集成电荷传感测量。该量子点被证明是可调谐的，从一个单一的，大的点，以及隔离的双点。电荷感测测量使得能够提取量子点之间的隧道耦合t作为限定器件的顶栅上的电压的函数。对单个这样的栅极上的电压的控制调谐分隔两个点的屏障。测得的隧道耦合是栅极电压的指数函数。控制t的能力是控制硅量子点中自旋量子比特的重要一步。
2009-05-11 cond-mat.mes-hall
Quantum dots in Si/SiGe 2DEGs with Schottky top-gated leads
我们报道了在肖特基栅控硅/硅锗二维电子气（2DEG）中量子点器件的制备和表征。点被横向限制在蚀刻限定的沟道内，而它们的电势由点的平面中的蚀刻限定的2DEG栅极调制。在这种材料中，肖特基顶栅首次用于定义和调整点的隧道势垒。通过最小化栅极的有源面积来减小栅极的漏电流。通过增加沟道的蚀刻深度来实现对泄漏的进一步抑制。顶栅用于将点置于库仑阻塞状态，并且当侧栅上的电压变化时观察到电导振荡。
2005-08-16 cond-mat.mes-hall
Charge-noise spectroscopy of Si/SiGe quantum dots via dynamically-decoupled exchange oscillations
硅量子点中的电子自旋是有前途的量子比特，因为它们的相干时间长，可扩展的制造和全电控制的潜力。然而，主体半导体中的电荷噪声是在这些器件中实现高保真单量子位和双量子位门的主要障碍。在这项工作中，我们使用多种方法的组合测量了Si/SiGe单重态-三重态量子比特在近12个十年频率上的电荷噪声谱，包括量子比特演化过程中动态解耦的交换振荡，最多可达512 π脉冲。电荷噪声在我们测量的整个频率范围内都是有色的，尽管谱指数随频率而变化。此外，从近端传感器量子点的电导测量推断的电荷噪声谱与从单重态-三重态量子比特的相干振荡推断的电荷噪声谱一致，这表明简单的输运测量可以准确地表征Si/SiGe量子点中宽频率范围内的电荷噪声。
2022-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-fidelity quantum gates in Si/SiGe double quantum dots
受Zajac等人最近实验的启发。[arXiv：1708.03530]，我们在理论上描述了高保真双量子位门，使用受磁场梯度影响的相邻量子点中自旋之间的交换相互作用。我们使用分析计算和数值模拟相结合，以提供最佳的脉冲序列和门操作的参数设置。我们提出了一种新的同步方法，它避免了在门操作过程中有害的自旋翻转，并提供了有关相位失配的细节积累在两个量子位门发生由于剩余的交换相互作用，非绝热脉冲，和非共振驱动。通过调整选通时间，同步谐振和非谐振转换，并通过相位控制补偿这些相位失配，可以显著提高整体选通保真度。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detuning Axis Pulsed Spectroscopy of Valley-Orbital States in Si/SiGe Quantum Dots
硅量子点量子位必须与低谷激发态竞争，低谷激发态是量子阱异质结构和无序的敏感函数;量化和最大化这些态的能量对于提高器件性能至关重要。我们描述了一种光谱方法，用于探测激发态在隔离的Si/SiGe双量子点使用标准基带脉冲技术，简化了多点设备中的能量谱的提取。我们使用这种方法来测量几十个谷激发态能量跨越多个晶片，量子点，和轨道状态，至关重要的评估谷分裂量子阱宽度和其他外延条件的依赖性。我们的研究结果表明，较窄的井可以有利于改善谷分裂，但这种效果可以混淆的生长和制造条件的变化。这些结果强调了谷分裂测量对于指导Si量子比特发展的重要性。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Single-electron quantum dot in Si/SiGe with integrated charge-sensing
单电子占据是测量和操纵量子点自旋的基本组成部分，这种能力对于量子信息处理是重要的。Si/SiGe是半导体自旋量子比特的兴趣，但单电子量子点尚未在该系统中实现。报道了在Si/SiGe异质结中单电子占据的顶栅量子点的制备和测量。通过量子点的传输与来自集成量子点接触的电荷感测直接相关，并且该电荷感测用于确认量子点中的单电子占据。
2007-11-01 cond-mat.mes-hall
Magnetoplasma excitations of two vertically coupled dots
采用经典流体力学方法计算了两个垂直耦合电子点的磁等离子体激发。电子被不同的抛物势所限制，在这种情况下，科恩定理不再有效。两个点中的电子的平衡密度分布作为点间距离的函数来计算。我们发现，对于两个点的不相等的约束，在一个点的电子密度成为环状。电子密度，然后用于获得磁等离子体频率。计算了振子强度，发现电子-电子相互作用可以激发出除质心模以外的其它模式。
1997-12-05 cond-mat.mes-hall
Charge-noise-free Lateral Quantum Dot Devices with Undoped Si/SiGe Wafer
我们使用未掺杂的Si/SiGe晶片在单层MOS结构中开发量子点。通过在表面栅极上施加正偏压，电子在Si沟道中积累。测量了清晰的库仑金刚石和双点电荷稳定图。跟踪电流的时间波动，我们应用傅里叶变换分析。噪声信号的功率谱与频率成反比，并且不同于在掺杂晶片中制造的量子点已知的反比二次行为。我们的研究结果表明，掺杂晶片的电荷噪声源与2DEG掺杂剂有关。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall
g-tensor Optimization in Ge/SiGe Quantum Dots
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克研究所和卡弗里纳米科学研究所）
通过优化g张量特性，提升量子点中自旋量子比特的稳定性与可控性，为实现大规模锗基量子计算机提供设计原理。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical Aharonov-Bohm effect in stacked type-II quantum dots
垂直堆叠的II型量子点中的激子经历拓扑磁相，并在发射强度上表现出Aharonov-Bohm振荡。在高达31 T的磁场中测量了垂直堆叠的ZnTe/ZnSe量子点的光致发光。在发射强度的磁场依赖性中发现了Aharonov-Bohm振荡。发射强度峰值的位置与量子点中激子的数值模拟结果吻合得很好。
2006-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley splittings in Si/SiGe quantum dots with a germanium spike in the silicon well
硅锗异质结构已经成功地承载了量子点量子比特，但是两个最低谷态的本征近简并性对高保真度量子计算构成了障碍。我们提出了一种修改的Si/SiGe异质结构的量子阱内的锗浓度的尖峰，以增加谷分裂。异质结生长的化学气相沉积和磁谱进行栅极定义的量子点上测量的激发态光谱。我们证明了一个大的和广泛的可调谷分裂作为施加的垂直电场和横向点限制的函数。我们进一步调查的锗尖峰的作用，通过紧束缚模拟在单电子点，并显示了强大的倍增谷分裂时，尖峰存在，相比标准（无尖峰）异质结构。这种倍增效应几乎与电场、尖峰的锗含量和尖峰位置无关。尽管异质结构发生了剧烈的变化，但稳定的、可调谐的量子点的实验证据为未来的异质结构修改提供了基础。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterization of individual charge fluctuators in Si/SiGe quantum dots
本研究针对硅量子点中电荷噪声来源不明的问题，通过输运测量与阿伦方差、因子隐马尔可夫模型分析，表征了Si/SiGe量子点中的单个二能级涨落体，揭示了其切换时间的调控规律与物理起源，为抑制电荷噪声提供了实验依据。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal geometry of lateral GaAs and Si/SiGe quantum dots for electrical control of spin qubits
我们研究了磁场的取向和量子点相对于晶体学坐标的取向对在栅控半导体量子点中实现的电控量子比特的质量的影响。我们发现，由于自旋-轨道相互作用的各向异性，改变两个方向，它是可能的，以调整量子比特的意义上优化的比例耦合到声子和控制电场。我们发现的条件下，这种最佳的设置可以通过单独重新定向的磁场，当一个特定的定位点是必需的。我们还发现，自旋轨道相互作用强度的相对符号的知识允许选择一个鲁棒的最佳点几何形状，点主轴沿着[110]或[1 $\overline{1}$ 0]，其中量子位总是可以通过重新定向磁场来优化。
2016-06-14 cond-mat.mes-hall
Structures with Vertically Stacked Ge/Si Quantum Dots for Logical Operations
模拟了具有垂直堆叠量子点的Ge/Si结构，以实现量子计算机的基本元件，用于电子自旋态的操作。采用共轭梯度法和基于Keating势的原子模型模拟了弹性应变场。计算是在集群近似下进行的，使用包含约300万个原子的集群，属于150个配位球。计算了形成硅导带底部的不同谷的应变能量密度和电子势能的空间分布。结果表明，垂直堆叠量子点多层结构的发展，使人们有可能制作深势阱的电子与垂直隧道耦合。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall
Stark effect on the exciton spectra of vertically coupled quantum dots: horizontal field orientation and non-aligned dots
研究了电场对垂直耦合自组装量子点非对称系统中电子空穴对的影响。我们表明，非完美的排列不定性地影响激子斯塔克效应的电场施加在生长方向上，但可以检测到通过应用程序的垂直电场。我们证明了非对准点的轴之间的移位的方向可以通过在限制平面内的弱电场的旋转来检测。已经为一个近乎完美的对齐的两个最低能量的亮激子状态具有作为函数的水平场的取向角，出现时，该字段是平行于点中心之间的移位的方向的防抱死极值。
2006-12-11 cond-mat.mes-hall
Spin Hot Spots in vertically-coupled Few-electron Quantum Dots
研究了单个和两个垂直耦合量子点中由禁闭势引起的自旋轨道耦合效应。我们的工作表明，一个点包含一个单电子显示的偶极允许的跃迁在B=0由于SO耦合，其中包含两个电子的点消失的简并性的提升。对于每个点中有一个电子的耦合点，光谱不受耦合的影响，并且与包含一个电子的点相同。然而，对于两个耦合点的情况，其中一个伙伴点具有两个相互作用的电子，而另一个点只有一个电子，观察到显著的效果，其中四个偶极子中的两个的振子强度-允许的过渡线随着点之间的距离减小而消失。
2006-01-17 cond-mat.mes-hall
Spectroscopy of low-lying valley states in hot Si/SiGe quantum dots
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Center for Quantum Science and Engineering（量子科学与工程中心）；Department of Physics and Astronomy（物理与天文系）；Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）
研究热 Si/SiGe 量子点中低能谷态，通过比较脉冲栅极光谱（PGS）和失谐轴光谱（DAPS）在 700 mK 温度下的性能，发现 DAPS 能分辨低至约 86 μeV 的谷分裂，优于 PGS，可在高温下有效提取谷分裂。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Investigation of Mobility Limiting Mechanisms in Undoped Si/SiGe Heterostructures
我们进行详细的磁输运的二维电子气（2DEG）在未掺杂的Si/SiGe异质结构中形成的研究，以确定在这个日益重要的材料系统中的电子迁移率限制机制。通过分析来自26个具有不同异质结生长轮廓的晶片的数据，我们观察到Si量子阱中的背景氧浓度与最大迁移率之间的强相关性。最高质量的晶片支持2DEG，其迁移率为160，000 cm^2/Vs，密度为2.17 x 10^11/cm^2，并在临界密度为0.46 x 10^11/cm^2时表现出金属到绝缘体的转变。在1.8 T的磁场下，我们提取了约150微eV的谷分裂。这些结果表明，未掺杂的Si/SiGe异质结构适合于制备少电子量子点。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of spin relaxation in semiconductor double quantum dots
我们提出了一个操纵垂直耦合半导体双量子点自旋弛豫的方案。通过在双点上垂直施加小的栅极电压，可以实现自旋弛豫时间的高达{\em十二}个数量级的变化。详细研究了量子点尺寸、势垒高度、量子点间距和磁场对自旋弛豫的影响。讨论了实现大变化的条件。
2006-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vertically Coupled Double Quantum Dots Connected In Parallel
本文测量了由两个并联垂直耦合双量子点构成的环形四量子点系统的电荷输运，利用同位旋自由度观察库仑钻石并评估层间能量偏移，展示了该系统扩展至人工晶格以研究相互作用驱动量子相的潜力。
2025-07-13 cond-mat.mes-hall
Gate Dispersive Charge Detection in Ge/SiGe Quantum Dots
The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Stewart Blusson Quantum Matter Institute, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学斯图尔特·布拉森量子物质研究所）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学QuTech与卡弗里纳米科学研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学物理与天文学系）
本文提出一种基于栅极色散检测的紧凑读出方法，用于Ge/SiGe异质结构量子点，通过单空穴盒增强信噪比，实现快速电荷读出。
2026-10-21 cond-mat.mes-hall
Statistical characterization of valley coupling in Si/SiGe quantum dots via $g$-factor measurements near a valley vortex
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
本文针对Si/SiGe量子点中谷耦合高估问题，提出利用g因子测量结合谷相位的新方法，为自旋量子比特探测提供了可实验实现的新工具。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically-controlled logic gates for two spin qubits in vertically-coupled quantum dots
我们描述了垂直堆叠的双量子点中电子自旋之间的相互作用机制，该机制可用于受控的双量子比特操作。这种相互作用是由限制在双点内并在双点上离域的激子介导的。我们表明，相当于SQRT-SWAP门的门可以在比激子弛豫时间短得多的时间内获得，并且空穴混合和自发发射的负面影响不会严重影响这些结果。
2007-03-22 cond-mat.mes-hall
Quantum Dot Arrays in Silicon and Germanium
量子点中的电子和空穴为量子涌现、模拟和计算定义了一个很好的构建块。为了使量子电子学变得实用，将需要大量的量子点，这就需要制造成比例的结构，如线性和2D阵列。第IV族半导体包含具有零核自旋的稳定同位素，因此可以用作具有长量子相干性的自旋的优良宿主。在这里，我们展示了硅金属氧化物半导体（SiMOS），应变硅（Si/SiGe）和应变锗（Ge/SiGe）中的IV族量子点阵列。我们制造使用多层技术来实现紧密限制的量子点和比较集成过程。虽然SiMOS可以受益于更大的温度预算，并且Ge/SiGe可以与金属形成欧姆接触，但是用于限定量子点的重叠栅极结构可以基于几乎相同的集成。我们在每个平台上首次实现了Ge/SiGe的电荷传感，并展示了功能齐全的线性和二维阵列，其中所有量子点都可以耗尽到最后的电荷状态。在Si/SiGe中，我们使用N+1方法调谐五重量子点，以同时达到每个量子点的少电子区。我们比较电容串扰，发现它是最小的SiMOS，相关的量子点阵列的调谐。这些结果为量子点量子计算奠定了良好的基础，并为每个平台与标准半导体制造集成提供了机会。
2019-09-14 cond-mat.mes-hall
On-chip Integration of Si/SiGe-based Quantum Dots and Switched-capacitor Circuits
目前，集成在半导体衬底上的固态量子位需要至少一条从每个量子位到控制电子设备的导线，这导致了所谓的布线瓶颈。通过片上电路解复用提供了一种有效的策略来克服这一瓶颈。在栅极限定的量子点阵列的情况下，需要同时向多个栅极施加特定的静态电压以实现电子约束。当量子器件和解复用器之间放置电荷锁定结构时，可以局部维持电压。在本研究中，我们利用开关电容电路来实现电荷锁定，并利用它来浮置单个量子点的柱塞门。平行板电容器、晶体管和量子点器件单片地制造在Si/SiGe基衬底上，以避免复杂的芯片外布线。我们实验研究了电容和晶体管尺寸对浮动节点电压精度的影响。此外，我们证明了量子点的电化学电势可以跟随100 Hz的脉冲信号，而点是部分浮动的，这是必要的，将这种策略应用于量子比特实验。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
