Accurate photon echo timing by optical freezing of exciton dephasing and rephasing in quantum dots
半导体量子点是通过皮秒时间尺度甚至更快的激光脉冲对量子比特进行超快相干操纵的绝佳候选者。在非均匀系综中，宏观光学偏振由于失相而迅速衰减，然而，这在携带关于相干系综动力学的完整信息的光子回波中是可逆的。回声发射时间的控制对于应用是强制性的。在这里，我们提出了一个新的概念来实现这一目标。在双脉冲光子回波序列中，我们施加了一个额外的共振控制脉冲，其面积为2 π的倍数。取决于其到达时间，控制减慢激子系综在其作用期间的失相或重相。我们证明了自组装（In，Ga）As量子点的光子回波发射时间可以推迟或提前5 ps相对于其标称的外观时间没有控制。该通用协议可以用于获得用于适当定制的控制脉冲的显著更长的时间移位。
2020-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Temperature dependence of hole spin coherence in (In,Ga)As quantum dots measured by mode-locking and echo techniques
利用自旋锁模和自旋回波技术研究了自组装（In，Ga）As/GaAs量子点中空穴自旋相干时间的温度依赖性。在低于8 K的温度下，测量到的相干时间约为a μs。对于更高的温度，在10 K的范围内会发生快速下降，下降到几ns。空穴-核超精细相互作用似乎太弱，无法解释这些限制。我们认为，自旋轨道相关的相互作用是决定性的来源，空穴自旋退相干。
2013-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon echoes from (In,Ga)As quantum dots embedded in a Tamm-plasmon microcavity
我们报道了嵌入平面Tamm-plasmon微腔中的（In，Ga）As量子点系综的相干光响应，其品质因数约为1.25。100.在选择性的激光激发下，与腔模共振的量子点的光-物质相互作用被证明是显著增强的。增强表现通过拉比振荡的光子回波，展示相干控制的激子与皮秒脉冲的强度水平比裸量子点小一个数量级以上。共振器对光子回波瞬变的衰减产生了微弱的改变，表明相干时间$T_2$略有减少，我们将其归因于与位于靠近QD层（40 nm）的金属层中的电子等离子体的相互作用。同时，我们看到减少人口寿命$T_1$，推断从受激光子回波，由于增强的自发发射的一个因素2，这是由于珀塞尔效应，而非辐射过程是可以忽略不计的时间分辨的光致发光证实。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric g Tensor Control and Spin Echo of a Hole-Spin Qubit in a Quantum Dot Molecule
证明了通过电g张量控制量子点分子中空穴自旋的高保真单量子比特操作的可行性。除了一个恒定的外部磁场，所提出的方案允许一个专门的电控制的孔自旋。现实的电栅极偏置配置文件确定各种量子位操作使用过程层析成像为基础的最佳控制。他们被证明是非常强大的对退相干和耗散所产生的与主机晶格核自旋和声子的相互作用的孔，与$\approx$的保真度损失为1%的门操作时间为$\approx 10$ ns。自旋回波实验的孔自旋建模，探讨退相机制和脉冲定时缺陷的作用，对栅极保真度损失进行了讨论。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Four wave mixing spectroscopy of quantum dot molecules
从理论上研究了耦合量子点对（量子点分子）系综的非线性四波混频响应。我们讨论的形状的四波混频回波信号依赖于合奏的参数：过渡能量的统计和形成分子的点之间的大小相关性的程度。
2007-10-24 cond-mat.mes-hall
Zero field splitting of heavy-hole states in quantum dots
利用非弹性共隧穿谱，我们观察到Ge量子点自旋三重态流形中的55μeV零场分裂。由于强自旋轨道耦合和强约束的相互作用导致重空穴赝自旋的择优方向，从而提高了重空穴三重态的简并度。报道的效果应该是可观察到的一类广泛的强限制的空穴量子点系统，并需要考虑操作时，孔自旋量子比特。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall
Competing interactions in semiconductor quantum dots
我们介绍了一种基于可积性的方法，使半导体量子点模型的研究，将充分的超精细相互作用，以及偶极-偶极相互作用的平均场处理在核自旋浴。通过进行自由感应衰减和自旋回波模拟，我们表征了这两种类型的相互作用对电子自旋退相干的综合效应，外部场范围从低到高的值。我们表明，自旋回波模拟的超精细相互作用是在短时间内低场退相干的主要来源，并在较长的时间与偶极-偶极相互作用的竞争。相反，在高磁场下，衰减的主要来源是由于偶极-偶极相互作用。在后一种情况下，观察到回波的不对称性。此外，非衰减部分先前观察到的零场自由感应衰减模拟量子点中只有超精细相互作用，被破坏的偶极相互作用的平均场处理的时间更长。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Few-second-long correlation times in a quantum dot nuclear spin bath probed by frequency-comb NMR spectroscopy
光谱学中的一个关键挑战是不均匀加宽，它掩盖了均匀的光谱线型和潜在的相干动力学。在光谱学中使用了多种技术，包括四波混频和光谱烧孔，而在核磁共振（NMR）中，自旋回波是抵消不均匀性的最常用方法。然而，自旋回波和其他序列中使用的高功率脉冲经常产生虚假的动力学，掩盖了在量子信息应用中起关键作用的微妙的自旋相关性。在这里，我们开发的NMR技术，使相关时间的波动，在一个核自旋池的个别量子点进行探测。这是通过使用频率梳激励来实现的，频率梳激励允许测量均匀的NMR线形，避免了高功率脉冲。我们发现核自旋相关时间超过1秒的自组装InGaAs量子点-四个数量级以上的无应变III-V族半导体。观察到的核自旋涨落的冻结为设计具有良好理解的、高度稳定的核自旋浴的量子点自旋量子比特开辟了道路。
2015-06-14 cond-mat.mes-hall
Impact of heavy hole-light hole coupling on optical selection rules in GaAs quantum dots
我们报道了液滴外延生长的GaAs量子点中强的重空穴-光混合。利用中性和带电激子发射作为监测，我们观察到在这种无应变系统中量子点对称性降低的直接后果。通过拟合的极性图的发射与简单的解析表达式从k $\cdot$ p理论，我们能够提取的混合所产生的重轻空穴耦合由于几何不对称的量子点。
2010-06-02 cond-mat.mes-hall
Spin decoherence of a heavy hole coupled to nuclear spins in a quantum dot
本文从理论上研究了准二维III-V族半导体量子点中重空穴与核自旋的相互作用以及由此产生的重空穴自旋态的退相。文献中经常提到，重空穴与核自旋的相互作用可以忽略不计。我们表明，这是不是这样的。相反，相互作用可以相当强，并且在某些情况下将是退相干的主要来源。我们还表明，对于无应变的量子点的相互作用的形式是伊辛样的，从而在独特的和有趣的退相干特性，这可能提供了一个至关重要的优势，使用点限制的空穴自旋量子信息处理，相比电子自旋。
2008-10-17 cond-mat.mes-hall
Observation of heavy-hole hyperfine interaction in quantum dots
我们测量了单个自组装量子点中重空穴与核自旋超精细相互作用的强度和符号。我们的实验利用量子点共振锁定到入射激光频率来产生核自旋极化。通过使用共振荧光监测由电子或激子塞曼能量分裂的光学跃迁相对于锁定跃迁的Overhauser位移，我们发现在两个QD中重空穴和电子超精细相互作用的比率为-0.09 +/-0.02。由于超精细相互作用构成了自旋量子比特的主要退相干源，我们希望我们的结果对于在固态量子信息处理中使用重空穴自旋的努力是重要的。我们开发的新型光谱技术也为量子点中核自旋介导的锁定机制带来了新的见解。
2010-09-01 cond-mat.mes-hall
Electric Dipole Spin Resonance for Heavy Holes in Quantum Dots
提出并分析了一种新的控制量子点中重空穴自旋的方法。由于具有不同轨道动量和相反自旋取向的状态之间的自旋-轨道耦合，所施加的rf电场诱导自旋向上和自旋向下状态之间的跃迁。该方案可用于探测重空穴自旋共振信号，控制二维系统中的自旋动力学，以及确定重空穴的重要参数，如有效$g$因子、质量、自旋轨道耦合常数、自旋弛豫时间和退相干时间.
2006-08-18 cond-mat.mes-hall
Theory of electron spin decoherence by interacting nuclear spins in a quantum dot
本文利用核对关联方法，在强磁场和核自旋温度高而电子温度低的条件下，给出了电子-核自旋动力学的电子自旋退相干的量子解.该理论结合了超精细相互作用、内禀相互作用和电子-核自旋相互作用，并给出了电子-核自旋相互作用的量子解.（直接和间接）核相互作用，以及由与所讨论的单电子的超精细相互作用介导的非本征核耦合。最后被证明是重要的自由感应衰减（FID）的单电子自旋相干性。自旋回波消除了超精细介导的退相干，但只减少了由内禀核相互作用引起的退相干。因此，单自旋FID和系综自旋回波的退相干时间是显著不同的。退相干的解释量子纠缠，这涉及到更多的光谱扩散。
2006-08-01 cond-mat.mes-hall
Dynamical suppression of fluctuations in an interacting nuclear spin bath of a self-assembled quantum dot using multiple pulse nuclear magnetic resonance
量子点中的电子自旋量子比特相干性最终受到随机核自旋浴涨落的限制。在这里，我们的目标是消除这种随机性，使纺丝浴演变确定性。我们引入自旋浴控制序列，系统地结合哈恩和固体回声，以抑制非均匀加宽和核-核相互作用。对自组装量子点的实验表明，核自旋相干性增加了五倍。数值模拟表明，这些序列可以用来抑制点缺陷和掺杂自旋系统中通过量子位-量子位相互作用引起的退相干。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall
Extending the time of coherent optical response in ensemble of singly-charged InGaAs quantum dots
扩展来自量子发射器的大集合的相干光学响应的时间尺度的能力对于量子信息设备中的应用是非常有吸引力的。在半导体纳米结构中，自旋自由度可以作为辅助的、强有力的工具来修改相干光学动力学。在这里，我们将这种方法应用于带负电荷的（In，Ga）As/GaAs自组装量子点，这些量子点被认为是具有鲁棒的光学相干性和高带宽的优秀量子发射器。我们研究了3脉冲自旋相关光子回波在高达1 T的中等横向磁场中的作用。我们证明，相干光响应的时间尺度可以延长至少一个数量级的字段。在无磁场时，光子回波衰减为$T_ 2$ = 0.45 ns，这是由三重子的辐射寿命$T_1$ = 0.27 ns决定的。在存在横向磁场的情况下，光子回波信号的衰减由驻留电子系综的自旋退相时间$T_{2,e}$ ~ 4 ns给出。我们证明了三重态重空穴的非零横向g因子在长寿命光子回波信号的时间演化和磁场依赖性中起着至关重要的作用。
2022-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pauli Spin Blockade of Heavy Holes in a Silicon Double Quantum Dot
本研究在硅基双量子点少空穴体系中观测到泡利自旋阻塞，通过调控隧穿耦合与磁场识别自旋弛豫机制，测得重空穴g因子与自旋轨道耦合强度，为纯电场快速自旋操控及量子信息应用提供支撑。
2015-09-02 cond-mat.mes-hall
Quantum beats in the polarization of the spin-dependent photon echo from donor-bound excitons in CdTe/(Cd,Mg)Te quantum wells
研究了半导体量子阱中施主束缚激子系综光子回波偏振态的量子拍频。为了诱导这些量子拍频，使用由圆偏振和线偏振皮秒激光脉冲与外部横向磁场组合组成的序列。这导致在$σ^+$和$σ^-$圆偏振中检测到的光子回波幅度的振荡行为，其以相对于彼此相反的相位发生。拍频是当第二脉冲沿磁场极化时驻留电子和重空穴的拉莫尔频率之和。另一方面，拍频是当第二脉冲正交于磁场极化时这些拉莫尔频率的差。两个拍频的测量用作精确确定平面内孔$g$因子（包括其符号）的方法。我们应用这一技术在20 nm厚的CdTe/Cd $_{0.76}$ Mg $_{0.24}$ Te量子阱中观察了施主束缚激子的光子回波偏振的量子拍频。从这些量子拍频中我们得到了面内重空穴$g$因子$g_h=-0.143\pm0.005$。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall
Valley-based noise-resistant quantum computation using Si quantum dots
我们利用硅量子点的谷自由度设计了一个抗噪声的量子计算平台。量子位被编码在双量子点中具有不同谷组成的两个极化（1，1）自旋三重态中，其中塞曼场使得能够进行明确的初始化。顶栅给出了点之间谷分裂的差异，允许相对谷本征态之间的可控点间隧穿，这使得单量子比特旋转成为可能。双量子位操作依赖于带状线谐振器，并且读出依赖于电荷感测。电荷和自旋波动的灵敏度由谷间过程决定，并且与传统的自旋和电荷量子比特相比大大降低。为了进一步抑制噪声，我们描述了谷回波。
2012-03-27 cond-mat.mes-hall
Spin manipulation and spin dephasing in quantum dot integrated with a slanting magnetic field
倾斜磁场通常用于实现半导体量子点中自旋和轨道自由度之间的轻微杂化，使得自旋可由外部振荡电场操纵。在这里，我们表明，纵向倾斜场介导的电偶极自旋共振的纵向驱动项，使自旋布居反转表现出调制拉比振荡。幸运的是，我们可以通过增加静态磁场来减少这种调制。纵向倾斜场还介导自旋1/f-电荷噪声相互作用，这导致自旋量子位的纯退相。通过选择合适的谱函数强度，我们得到了Si量子点的自旋退相时间约为$T^{*}_{2}=20$ $μ$ s，自旋回波时间约为$T^{\rm echo}_{2}=100$ $μ$ s。我们还提出了几种减轻自旋退相的策略，如降低实验温度、减小量子点尺寸、设计倾斜场或使用动力学退耦方案。
2019-04-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong enhancement of heavy-hole Landé factor $q$ in InGaAs symmetric quantum dots revealed by coherent optical spectroscopy
本研究通过相干光谱发现对称自组装(In,Ga)As/GaAs量子点中价带翘曲导致大面内重空穴$g$因子，其影响超过重轻空穴混合机制，该效应产生的均匀磁场诱导光学各向异性为自旋量子器件实现提供前提。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall
Spin echo decay at low magnetic fields in a nuclear spin bath
我们从理论上研究了局域在量子点中的电子与核自旋池相互作用的自旋回波信号。我们考虑非常低的磁场的制度（对应于现实的GaAs和InGaAs点低至毫特斯拉的领域）。我们使用精确的数值模拟和分析理论，采用有效的纯退相哈密顿。比较表明，后一种方法非常好地描述了自旋回波衰减的磁场大于典型的Overhauser场，而这个理论的工作时间尺度大于以前的预期。数值模拟也做了非常低的值的电子自旋分裂的有效的哈密顿理论定量失败。有趣的是，先前使用有效哈密顿方法预测的同质和异质浴（即含有具有不同塞曼能量的核同位素的浴）的情况之间的自旋回波衰减的定性差异在分析理论的适用范围之外的非常低的场处仍然可见。我们已经发现，自旋回波信号的homocycle浴振荡的频率对应的塞曼分裂的单个核同位素存在于浴。这个特征背后的物理学与电子自旋回波包络调制（ESEEM）类似。虽然在我们的系统中存在纯各向同性的超精细相互作用，但在低场下电子进动轴的倾斜可以解释这一结果。
2010-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heavy-hole spin relaxation in quantum dots: Isotropic versus anisotropic effects
本研究探究半导体量子点重空穴自旋热点的声子介导弛豫的各向同性与各向异性效应，明确了体g因子、对称性破缺等对热点的影响，提出可通过磁场、材料及尺寸各向异性调控相关行为以助力量子器件设计。
2024-07-12 cond-mat.mes-hall
Relaxation of hole spins in quantum dots via two-phonon processes
本文从理论上研究了低磁场下重空穴量子点的自旋弛豫。我们证明了双声子过程和自旋轨道相互作用是实验相关的，并提供了一个解释最近观察到的饱和的自旋弛豫率在重空穴量子点与消失的磁场。我们建议进一步的实验，以确定相关的自旋弛豫机制在低磁场。
2009-02-14 cond-mat.mes-hall
Suppression of Hyperfine Dephasing by Spatial Exchange of Double Quantum Dots
我们研究了双量子点中一对电子自旋的逻辑量子比特系统。每个电子经历与晶格的局部核的不同的超精细相互作用，导致相对相位差，从而退相干。已经提出了诸如核极化、状态窄化和自旋回波脉冲等方法来延迟退相干。相反，我们建议通过实空间中的点的绝热旋转来抑制超精细退相，从而导致相同的平均超精细相互作用。结果表明，在自旋轨道耦合作用下，由于运动引起的附加效应仍然小于超精细相互作用，并且在10次退耦循环后，不保真度小于10^{-4}.我们讨论了一个可能的实验装置和物理限制，这个建议。
2012-11-20 cond-mat.mes-hall
Loschmidt echo driven by hyperfine and electric-quadrupole interactions in nanoscale nuclear spin baths
核自旋池（NSB）动力学及其量子控制对于半导体环境中量子信息的存储和处理具有重要意义。在载流子自旋存在的情况下，主要是超精细相互作用控制高频NSB特性。在这里，我们首先研究了整体的相干性衰减和rephasings在超精细驱动的NSB通过所谓的Loschirtecho（LE）的时间和频谱行为。其依赖于NSB的大小，初始偏振，耦合不均匀性分别进行了研究，这导致一个简单的唯象表达式，可以容纳所有这些属性。与普遍强调自旋1/2不同，具有较大自旋量子数的NSB被同等地考虑。对于这种情况，另外考虑了核电四极相互作用的影响，其中双轴项对退相干有影响。从模型系统中获得的见解，然后把使用两个通用的现实半导体系统，即，施主中心和量子点，代表小和大的纳米级NSB的例子，分别。大量子点的LE谱可以达到100~MHz范围，而对于施主中心，LE谱降低到几MHz，使得它们易于适用于动态解耦技术。四极相互作用对LE的影响对于大量子点来说可以忽略不计，而对于施主中心来说则变得很重要，最明显的是以去极化NSB的形式。
2018-08-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Depolarization of Electronic Spin Qubits Confined in Semiconductor Quantum Dots
量子点可以说是物质自旋量子比特和飞行光子量子比特之间的最佳接口。使用量子点器件来产生联合自旋光子态需要电子自旋量子比特被存储延长的时间。因此，研究受限于各种量子点的载流子自旋的相干性具有重要的科学和技术意义。在这项研究中，我们报告的自旋弛豫测量五种不同形式的电子自旋量子位限制在同一个量子点。特别是，我们使用所有的光学技术来测量自旋弛豫的限制重空穴和暗激子-一个长寿命的电子-重空穴对平行自旋。在没有外加磁场的情况下，我们对电子、重空穴、暗激子、正负三电子自旋弛豫的测量结果与中心自旋理论一致，该理论认为载流子自旋的退相是由于它们与形成量子点的原子核自旋的超精细相互作用。我们证明了重空穴的退相比电子慢得多，并且从实验和理论上证明了暗激子的退相比重空穴慢，这是由于电子-空穴交换相互作用部分地保护了暗激子的自旋态不发生退相.
2018-08-01 cond-mat.mes-hall
Langevin dynamics of a heavy particle and orthogonality effects
经典重粒子在量子环境中运动的动力学由朗之万方程决定，该方程包含了环境诱导的反作用力对粒子的影响。对于开放量子系统，这些力包括Born-Oppenheimer力、耗散力以及由散粒和热噪声引起的随机力。最近，它表明，这些力量可以表示在系统的散射矩阵，考虑经典重粒子作为一个随时间变化的散射中心，允许展示有趣的功能时，这些力量的系统被赶出平衡。同时，众所周知，由于安德森正交性突变，散射势的微小变化会对费米子系统产生深远的影响。在这项工作中，通过计算的Loschillo回声，我们与安德森正交效应的介观反作用力的环境，可以采取的平衡。特别是，我们将展示如何衰减的Loschirst回声的特点是波动和耗散系统中，并讨论不同的淬火协议。
2015-06-19 cond-mat.mes-hall
Supercoupling between heavy-hole and light-hole states in self-assembled quantum dots
利用立方半导体的自旋电子学、量子计算和量子通信科学在很大程度上依赖于由轻空穴波函数分量和重空穴波函数分量组成的空穴态的性质。轻空穴（LH）以重空穴（HH）为主混入到基空穴态中，将导致LH在光学跃迁、自旋弛豫和自旋极化方面的独特特性。我们指出了一个意想不到的来源HH-LH混合量子点，认为与目前的模型相比，混合并不反映点和它的矩阵之间的应变，并没有成反比的散装HH和LH状态之间的能量分裂。相反，我们通过原子赝势计算的范围内的应变和非应变点的不同的对称性，HH-LH的混合是使在量子点之间的HH和LH状态，放大和传播这种相互作用，并导致“超耦合”（类似于超交换磁之间的密集的梯子的中间状态的存在。这解释了许多突出的难题，关于在理想形状的无应变QD（GaAs/AlAs）中看到的令人惊讶的大耦合，以及令人惊讶的事实，即在应变QD（InAs/GaAs）中，耦合非常强，尽管与无应变GaAs QD相比，体HH-LH分裂的12倍增加超过了应变对耦合矩阵元素的~4倍增强。
2014-11-23 cond-mat.mes-hall
Persistent narrowing of nuclear-spin fluctuations in InAs quantum dots using laser excitation
我们证明了抑制核自旋涨落的InAs量子点和测量的自旋窄化效应的时间尺度。通过用两个连续波二极管激光器初始化几十毫秒，通过空穴辅助的动态核极化反馈机制抑制了核自旋的波动。波动变窄的状态持续在黑暗中（没有光照明）远远超过一秒，即使在存在变化的电子电荷和自旋极化。使用相干暗态光谱直接测量电子自旋相干时间（T2*）的增强。通过将自旋量子比特操作与核自旋的时间镇定分离，该方法比自旋回波相干恢复或动态解耦方案简单得多。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall
Measurement of heavy-hole spin dephasing in (InGa)As quantum dots
我们用自旋噪声谱测量了自组装（InGa）As量子点中空穴的自旋退相。尽管价带态具有p-型对称性，但局域空穴与核自旋浴之间仍表现出明显的超精细相互作用。实验结果表明，自旋弛豫时间τ_{fast}^{hh}为27 ns，而自旋弛豫时间τ_{slow}^{hh}比自旋弛豫时间τ_{fast}^{hh}长一个数量级。这两个时间是由于重洞自旋垂直和平行于随机核磁场对齐。强度相关的测量和数值模拟表明，长弛豫时间仍然被掩盖的光吸收，尽管低激光强度和大失谐。非共振光吸收导致自旋噪声信号的抑制，这是由于第二空穴的产生导致空穴自旋极化消失。
2012-01-02 cond-mat.mes-hall
Light / heavy hole switching with correlated characterization on a single quantum dot : Probing the light hole / heavy hole switching with correlated magneto-optical spectroscopy and chemical analysis on a single quantum dot
对含有量子点的同一单根纳米线进行了一系列互补研究：阴极发光光谱和成像，磁场下的显微光致发光光谱和温度函数，以及能量色散X射线光谱和成像。在Si 3 N4薄膜上制备了具有Ti/Al图形的ZnTe纳米线.完整的数据集表明，CdTe量子点的特点是重空穴状态作为基态，虽然压缩失配应变促进轻空穴基态，只要纵横比大于1（拉长的点）。整个结构的数值计算表明，从重空穴到轻空穴配置的过渡被推向的值的纵横比远大于单位的存在下的（Zn，Mg）Te壳，并进一步增强的效果由一个小的价带偏移半导体点和周围。
2019-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin relaxation and decoherence of holes in quantum dots
研究了垂直磁场中量子点中重空穴自旋的弛豫和退相干。我们表明，在低温下的自旋退相干时间是两倍以上的自旋弛豫时间。我们发现重空穴的自旋弛豫时间可以与强二维量子点中的电子的自旋弛豫时间相当甚至更长。我们讨论了由于Rashba或Dresselhaus自旋轨道耦合系统的自旋弛豫速率的磁场依赖性的差异（即，GaAs量子点）或负的（即，InAs量子点）$g$ -因子。
2005-03-08 cond-mat.mes-hall
Hyperfine interaction induced dephasing of coupled spin qubits in semiconductor double quantum dots
从理论上研究了具有有限单重态-三重态分裂J的双量子点中两电子自旋态的超精细诱导退相.特别地，我们导出了一个有效的纯退相哈密顿量，当超精细诱导混合由于相对较大的J和外部磁场而被抑制时，这个有效的纯退相哈密顿量是有效的.使用两个量子理论的基础上重申的环形图和半经典的方法，我们确定的制度所定义的外部磁场，单重态-三重态分裂的值，并在总的有效磁场的不均匀性占主导地位的退相过程。我们解决了单重态和非极化三重态叠加的自由感应和哈恩回波衰减（这两种情况都与双量子点中实现的单重态-三重态量子比特有关）。我们还研究了两个单自旋量子比特的超精细引起的交换门误差。III-V族半导体以及硅基量子点的结果。
2013-08-28 cond-mat.mes-hall
Notch filtering the nuclear environment of a spin qubit
门控量子点中的电子自旋为量子计算提供了一个很有前途的平台。特别是，砷化镓中基于自旋的量子计算利用了半导体材料的高质量、量子点阵列制造的可靠性和精确的量子比特操作。然而，有效的磁噪声所产生的超精细相互作用与不受控制的核自旋的主机晶格构成了退相干的主要来源。低频核噪声，负责快速（10 ns）不均匀的移相，可以通过回波技术来消除。最近通过回波恢复研究的高频核噪声发生在与三种同位素$\mathbf{^{69}Ga}$、$\mathbf{^{71}Ga}$和$\mathbf{^{75}As}$的拉莫尔旋进的差异有关的窄频带中。在这里，我们表明低频和高频核噪声都可以通过适当的动态去耦序列来过滤，从而大幅提高自旋量子位相干时间。使用核陷波滤波，我们证明了自旋相干时间（$\mathbf{T_{2}}$）为0.87毫秒，五个数量级长于典型的交换门时间，并超过了最长的相干时间报道的Si/SiGe栅极定义的量子点。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall
Electron and hole spin dynamics and decoherence in quantum dots
本文综述了我们在单量子点和双量子点中电子和空穴自旋的动力学和退相干方面的工作。第一部分，电子自旋，重点是通过超精细相互作用引起的退相干，而第二部分则涵盖了由于自旋轨道相互作用引起的重空穴自旋的退相干和弛豫，以及使用电偶极子自旋共振操纵重空穴自旋。
2007-06-11 cond-mat.mes-hall
Nuclear Spin Diffusion Mediated by Heavy Hole Hyperfine Non-Collinear Interactions
我们证明了束缚在中性自组装量子点中的重空穴态的超精细介导动力学导致了核自旋扩散机制。结果表明，中性量子点中核自旋极化度较低的原因是被忽略的有效重空穴超精细非共线相互作用。此外，我们的结果表明，抽运后的核自旋态是留在一个复杂的混合态，这是不直接推断的伊辛类相互作用的符号。
2014-03-03 cond-mat.mes-hall
Decoherence of an exchange qubit by hyperfine interaction
研究了线性几何结构的半导体三重量子点中三电子自旋的退相干。三个电子自旋耦合交换相互作用J_{12}和J_{23}，我们澄清非均匀和均匀的退相动力学的逻辑量子比特编码的（S = 1/2，S_{z} = 1/2）子空间。我们首先证明，通过波动的Overhauser场的量子比特泄漏可以有效地抑制足够大的塞曼和交换分裂。对于J_{12} = J_{23}以及J_{12}和J_{23}不同的情形，我们构造了一个有效的纯退相哈密顿量，其塞曼分裂远大于交换分裂.这两个有效哈密顿量与单自旋量子比特的数量级相同，相关的退相时间尺度与单自旋的相同。我们提供了估计的动态三自旋自由感应衰减，哈恩自旋回波的衰减，并从CPMG脉冲序列的GaAs量子点的回波衰减。
2014-07-22 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation dynamics of quasiclassical electrons in ballistic quantum dots with strong spin-orbit coupling
利用路径积分方法模拟了半经典区域中Rashba自旋轨道相互作用对混沌和规则量子点自旋演化的影响。自旋极化动力学已被发现是显着不同的D 'yakonov-Perel'（DP）自旋弛豫体系统。在经典混沌系统和规则系统中，长时间自旋演化也有一个重要的区别。在前一种情况下，自旋极化弛豫到零的弛豫时间远大于DP弛豫，而在后一种情况下，它演变到一个时间无关的剩余值。基于Rashba SOI的Schroedinger方程的精确解的自旋演化的量子力学分析证实了对圆点的经典模拟的结果，预计这在一般规则系统中是有效的。相反，在混沌点中自旋弛豫到零与量子力学的预期相矛盾。这标志着在半经典模拟中错过的介观回波效应的重要性。
2004-05-11 cond-mat.mes-hall
Weak localization and conductance fluctuations in a quantum dot with parallel magnetic field and spin-orbit scattering
在自旋轨道散射和磁场共同作用下，混沌GaAs量子点的电导表现出丰富的行为。使用由Aleiner和Falko [Phys. Rev. Lett. 87，256801（2001）]计算了电导的弱定域修正和协方差，作为平行和垂直磁场以及自旋-轨道耦合强度的函数。我们还展示了如何在平面内的磁场和自旋轨道散射的组合产生的分量的磁导是反对称的磁场的垂直分量的反转和自旋轨道散射如何导致“磁场回波”的电导自相关函数。我们的结果可用于测量GaAs/GaAlAs异质结中的Dresselhaus和Bychkov-Rashba自旋轨道散射长度。
2003-04-09 cond-mat.mes-hall
Faraday rotation echo spectroscopy and detection of quantum fluctuations
中心自旋退相干对于探测环境中的多体物理是有用的，此外，自旋回波控制可以消除静态热涨落的影响，从而揭示量子涨落。然而，中心自旋退相干方法仅适用于某些特殊的配置，并且通常需要在浴槽中的中心自旋和单个自旋之间均匀耦合，这在实验中非常具有挑战性。本文通过模拟中心自旋退相干和光子退偏振，提出了一种研究相互作用自旋系统量子涨落的法拉第旋转回波谱（FRES）方案。利用双折射晶体翻转光子的偏振态，实现了对光子偏振态的回波控制。FRES类似于磁共振波谱中的自旋回波，可以抑制静态磁涨落的影响，从而揭示动态磁涨落。我们将该方案应用于稀土化合物LiHoF4，并计算了回波信号，这与系统的量子涨落有关。我们观察到增强的信号在相边界。FRES应该是有用的研究量子涨落在广泛的自旋系统，包括冷原子，量子点，固态杂质，透明磁性材料。
2014-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling hole spins in quantum dots and wells
本文综述了二维量子阱中自旋轨道耦合和库仑相互作用对空穴自旋的影响，以及量子点中单空穴自旋与周围核自旋的超精细相互作用引起的退相干的最新理论结果。在回顾了与III-V族半导体量子阱中的电子和重空穴相关的不同形式的自旋-轨道耦合之后，我们说明了自旋-轨道耦合和空穴系统的库仑相互作用对自旋相关的准粒子群速度的综合影响。我们进一步分析了在核自旋浴中单个空穴自旋的自旋回波衰减，证明了在这些系统中可以通过进入运动平均制度来控制这种退相干源。在整个审查中，我们强调的物理效应是独特的空穴自旋（而不是电子）在纳米系统。
2014-05-26 cond-mat.mes-hall
All-electric qubit control in heavy hole quantum dots via non-Abelian geometric phases
我们证明了如何非阿贝尔几何相位可以用来普遍处理自旋量子比特在重空穴量子点在没有磁场。一个依赖于时间的电四极场被用来执行任何所需的单量子比特操作凭借非阿贝尔holonomy。在所提出的操作期间，表示量子比特的时间相关的两能级系统的简并不分裂。由于时间反演对称性被保留，并且已知超精细耦合在基于重空穴的自旋量子比特中很弱，因此我们预计在所提出的设置中会有很长的相干时间。
2012-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical Spin Noise of a Single Hole Spin Localized in an (InGa)As Quantum Dot
我们推进自旋噪声光谱的极限单自旋检测。该技术能够测量位于平坦（InGa）As量子点中的单个重空穴的自旋动力学。磁场和光强度相关的研究表明，即使在低磁场下，纵向重空穴自旋弛豫时间也具有很强的磁场相关性，在31 mT和5 K下具有极长的$T_1$，为$\ge$ 180 $μ$ s。自旋噪声功率的波长依赖性公开了对于有限光强度的不均匀的单个量子点自旋噪声光谱，其由量子点的直接邻域中的电荷波动来解释。的有效自旋弛豫速率的不同强度依赖性的电荷波动得到证实。
2014-04-14 cond-mat.mes-hall
Hybridization and spin decoherence in heavy-hole quantum dots
本文从理论上研究了束缚在无应变III-V族半导体量子点中的重空穴与窄核自旋池相互作用的自旋动力学。我们表明，能带杂交导致的指数衰减的空穴自旋叠加由于超精细介导的核对翻转，和一致的单空穴自旋退相干时间T2可以通过改变外部参数调谐在许多数量级。特别是，我们表明，在实验条件下，有可能抑制超精细介导的核对翻转过程如此强烈，空穴自旋量子点可能会超出“最终限制”设置的超精细相互作用，这是存在于其他自旋量子位候选系统。
2010-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical quantum phase transitions in a hybrid quantum dot system with superconducting and ferromagnetic leads
Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）
该研究针对耦合超导与铁磁引线的单量子点系统，采用含时数值重整化群技术分析其非平衡动力学，揭示了相关关联间的非平凡竞争，加深了对纳米级混合系统动力学的理解。
2026-08-11 cond-mat.mes-hall
Semi-classical model for the dephasing of a two-electron spin qubit coupled to a coherently evolving nuclear spin bath
在自旋回波条件下，研究了双电子双量子点中由于超精细相互作用引起的电子自旋退相干。我们建立了一个电子与核自旋相互作用的半经典模型，其中由核自旋诱导的含时Overhauser场被视为经典矢量变量。与实验获得的回波信号的模型的比较，使我们能够量化的各种过程，如相干拉莫尔进动和自旋扩散的核自旋演化的贡献。
2011-09-05 cond-mat.mes-hall
Influence of Nuclear Quadrupole Moments on Electron Spin Coherence in Semiconductor Quantum Dots
从理论上研究了涨落Overhauser场对束缚在量子点中的电子自旋的影响。涨落是由于不同原子核之间通过核磁偶极耦合交换原子核角动量而产生的。我们专注于核电四极矩（QPM）的作用，这通常会导致在电场梯度的存在下，在核间自旋转移效率的降低。通过模拟电子自旋回波实验，研究了电子自旋相干时间的影响。我们发现，准相位调制引起的电子自旋相干时间的增加和四极移，其中不同的核有不同的能量转移的不均匀分布，导致更大的增加比均匀分布的电子相干时间。此外，核自旋系综的部分极化放大了不均匀四极位移的影响，导致电子相干时间的额外增加，并提供了一种替代实验上具有挑战性的建议全动态核自旋极化。
2014-05-06 cond-mat.mes-hall
Single Photoelectron Detection after Selective Excitation of Electron-Heavy Hole and Electron-Light Hole Pairs in Double Quantum Dots
我们演示了在AlGaAs/GaAs/AlGaAs量子阱中制作的两个不同的横向双量子点中的单个光生电子的实时检测，所述量子阱具有薄的或厚的AlGaAs势垒层。所观察到的入射激光功率和光子能量的依赖性的光电子检测效率都表明，被捕获的光电子，薄的屏障样品，主要是光生的缓冲层，然后隧穿到两个点之一，而厚的屏障样品，他们直接光生的井。对于后者，单光电子检测后，选择性激发的重，轻空穴状态的点是很好地解决。这保证了我们的基于量子阱的量子点系统对于从单光子极化到单电子自旋态的相干转移的适用性。
2014-01-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heavy strain conditions in colloidal core-shell quantum dots and their consequences on the vibrational properties from \emph{Ab initio} calculations
我们采用大规模\emph{ab initio}密度泛函理论计算方法研究了具有上千个原子的胶体半导体核壳纳米团簇（半径达15.6 μ m）的晶格应变和振动性质。对于所研究的所有IV族、III-V族和II-VI族半导体，我们发现壳原子的原子位置似乎不受芯材料的影响。特别地，对于IV族核-壳簇，壳材料保持未应变，而核适应于大的晶格失配（压缩或拉伸应变）。对于InAs-InP和CdSe-CdS，核和壳都是压缩应变的，对应于高达20 GPa的压力。我们表明，这种压缩，这有助于一个大的蓝移的振动频率，是抵消，在一定程度上，由近表面壳，这有助于红移的振动模式的欠协调效应。这些发现导致最近的拉曼实验的频移的不同的解释，而他们证实了推测的界面性质的低频肩的高频拉曼峰。
2015-09-05 cond-mat.mes-hall
Enhanced hyperfine-induced spin dephasing in a magnetic-field gradient
磁场梯度对于半导体器件中自旋量子位的单点寻址能力和电偶极自旋共振是重要的。我们发现，这些优势是抵消了潜在的减少相干时间由于非均匀性的磁场所经历的核自旋浴与自旋量子位相互作用。我们从理论上研究了局限于量子点或单施主杂质的自旋，同时考虑了自由感应和自旋回波衰变。对于GaAs中的量子点，我们发现，在一个现实的设置，磁场梯度可以减少哈恩回波相干时间几乎一个数量级。然而，这个问题可以通过施加适度的外部磁场以进入运动平均状态来解决。对于硅中的量子点，我们预测从非马尔可夫到马尔可夫行为的交叉是这些设备所独有的。最后，对于非常小的系统，如硅中的单个磷供体，我们预测由于有限尺寸效应，常见的高斯近似会崩溃。
2014-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrical control of a long-lived spin qubit in a Si/SiGe quantum dot
纳米制造的量子比特允许大规模集成，但由于与固态环境的相互作用，通常会受到短相干时间的影响。突出的挑战是设计环境，使其对量子位的影响最小，但仍然允许量子位控制和可扩展性。在这里，我们展示了一个长寿命的单电子自旋量子比特在硅/硅锗量子点与全电双轴控制。自旋由来自局部微磁体的横向磁场梯度中的谐振微波电场驱动，并且自旋状态以单次模式读出。电子自旋共振发生在两个紧密间隔的频率，我们归因于两个谷态。由于硅中的弱超精细耦合，观察到的Ramsey和Hahn回波衰减时间尺度分别为1us和40 us。这几乎比III-V量子点的本征时间尺度长两个数量级，而栅极操作时间与GaAs中实现的时间相当。这使得单量子比特的旋转具有容错性，并极大地提高了基于量子点的量子信息处理的前景。
2014-04-22 cond-mat.mes-hall
Magnetic field dependence of hole levels in self-assembled InAs quantum dots
InGaAs量子点中空穴的磁输运实验研究进展[D.放大图片作者：P. Zeitler，O. Wibbelhoff角Meier，A. Lorke和J.C. Maan，Phys. Rev. Lett. 94，026808（2005）]的结果进行了解释。在这个模型中不需要调用不完全的能量壳填充。我们归因于重空穴-轻空穴相互作用的关键作用进一步得到了单带局域自旋密度泛函计算的支持，该计算表明库仑相互作用不会引起任何不完整的空穴壳填充，因此不能解释实验磁场色散。
2005-08-01 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in inhomogeneous quantum dot arrays studied by electron spin resonance
用常规连续波（$cw$）ESR和自旋回波方法研究了非均匀Ge/Si量子点阵列中的电子态。我们发现，量子点组的存在允许增加系统中的自旋弛豫时间。所创建的结构允许我们通过外部磁场来改变电子的有效定位半径。与传统的均匀量子点阵列相比，我们获得了四倍增加的自旋弛豫时间$T_1$的本地化半径接近的量子点组的大小。这种效应归因于与核自旋$^{29}$ Si相关的局部磁场的平均化和量子点组内电子来回运动期间$S_z$极化的稳定化。
2013-11-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hole-Spin-Echo Envelope Modulations
半导体量子点中的空穴自旋或与受主杂质结合的空穴自旋显示出作为潜在量子比特的希望，部分原因是它们与近端核自旋的弱的各向异性超精细耦合。由于超精细耦合很弱，因此很难测量。然而，各向异性的超精细耦合可以产生大量的自旋回波包络调制，可以进行傅立叶分析，以准确地揭示超精细张量。在这里，我们给出了一个一般的理论分析的空穴自旋回波包络调制（HSEEM），并将此分析应用到硅中的硼受体空穴自旋的具体情况。对于无应变硅中的硼受体自旋，超精细和塞曼哈密顿近似各向同性，导致可以忽略不计的包络调制。相反，在应变硅中，轻空穴自旋量子比特可以被能量隔离，我们发现超精细哈密顿量和$g$张量是足够的各向异性，给自旋回波包络调制。我们表明，有一个最佳的磁场方向，最大限度地提高了在这种情况下的包络调制的可见性。超精细耦合的微观估计的基础上，我们发现，最大调制深度可以是大量的，达到$\sim 10\%$，在一个中等的实验室磁场，$B\lesssim 200\,\mathrm{mT}$。
2019-09-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
