Thermoelectric effect in the Kondo dot side-coupled to a Majorana fermion
研究了拓扑超导导线两端形成的两个马约拉纳费米子（MF）之一与相互作用量子点侧耦合的线性热电响应。我们采用数值重整化群技术，以获得热电电导$L$以及电导$G$时，背景温度$T$和点门调谐。我们区分两种传输制度，其中$L$显示不同的功能：弱- $(Γ_{m} < T_{K})$和强耦合$(Γ_{m} > T_{K})$制度，其中$Γ_{m}$和$T_{K}$是马约拉纳点耦合和近藤温度，分别。对于一个理想的（无限长）纳米线的马约拉纳端态不重叠$(ε_{m} = 0)$，热电电导$L$在弱耦合制度表现出一个峰值在$T \sim Γ_{m}$。该峰归因于非对称近藤共振和零能MF模式之间的反Fano共振。有趣的是，在强耦合制度，近藤诱导的峰在$L$移动由于MF诱导的塞曼分裂的点。对于有限但很小的$ε_{m} > 0$，两个MF之间的干扰恢复了在较小能量尺度$Γ^{\prime}_{m}$的点中的近藤效应，并在$L$中在$T \sim Γ^{\prime}_{m}$处产生了一个额外的峰，其符号与$T\simΓ_{m}$处的符号相反。在强耦合制度，这个额外的峰值可以导致$L$相对于点栅极的非单调行为。最后，我们研究了一个普通的自旋极化费米子耦合到点的情况，并通过比较两种情况来识别MF的指纹。
2014-08-21 cond-mat.mes-hall
Time-Dependent Thermopower Effect in an Interacting Quantum Dot
通过一个相互作用的量子点耦合到一个随时间变化的栅极电压和外部磁场的影响下，使用Keldysh非平衡格林函数的形式主义分析的随时间变化的热电势。的电导和热导，热功率，热电优值的正式表达式。研究了磁场对位移电流和热流的影响。结果表明，虽然施加随时间变化的栅极电压的结果在塞贝克系数的增强，电子-电子相互作用引起的热电势显着降低。分析了施加随时间变化的栅压导致热电势增强的原因。
2012-06-10 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric Performance of various Benzo-difuran Wires
利用电子输运的第一性原理方法，我们计算了一系列含有苯并二呋喃亚基的分子导线的电和热电输运性质。我们还研究了分子主链上单键、双键和三键的相对影响，发现单键产生的热电势最高，室温下约为22 $μ$ V/K，这与迄今报道的单分子热电势的最高测量值相当。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall
Quantifying the impact of phonon scattering on electrical and thermal transport in quantum dots
我们报告列入声子散射我们最近建立的数值包QmeQ运输量子点系统。这使得能够对各种设备进行简单的计算。作为例子，我们展示了（i）在双点结构中的传输，其中能量弛豫对于匹配能级之间的能量差是至关重要的，以及（ii）通过将冷电接触与量子点状态接触来产生电力，所述量子点状态受到加热声子的影响。
2018-12-14 cond-mat.mes-hall
Coherent electrical rotations of valley states in Si quantum dots using the phase of the valley-orbit coupling
栅极电场对硅量子点中谷轨耦合的相位有很小但不可忽略的影响。双量子点中谷本征态之间的有限点间隧穿是通过两个点之间的谷轨道耦合的相位的小差异来实现的，并且它又允许两个点谷本征态在反交叉水平上的可控旋转。我们提出了一个全面的分析讨论这个过程中，与现实的结构估计。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall
Electrically controlled quantum dot based spin current injector
我们提出了一个完全电可控的量子点为基础的自旋电流注入器的建议。该器件由一个量子点组成，该量子点在一侧强耦合到铁磁电极，在另一侧弱耦合到铁磁电极。铁磁电极的存在导致分裂点能级的交换场。我们表明，这种交换引起的分裂可以导致几乎全自旋极化的电流流过设备。此外，我们还证明了在纳秒范围内的开关时间内，可以通过栅极或偏置电压改变极化的符号。因此，所提出的装置可以作为电控的、快速可切换的自旋电流源来操作，这可以在各种最先进的纳米结构中实现。
2012-04-11 cond-mat.mes-hall
Electrically tunable three-dimensional g-factor anisotropy in single InAs self-assembled quantum dots
研究了单个无帽InAs自组装量子点的Lande g因子及其电学调制的三维各向异性。的g-因子的评价从测量的非弹性共隧穿通过塞曼子状态在量子点的各种磁场方向。我们发现，g因子的值和各向异性依赖于量子点势的三维限制各向异性所产生的轨道状态的类型。此外，g因子及其各向异性通过调制限制电位的侧栅进行电调谐。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall
Level anticrossing effect in single-level or multilevel double quantum dots: Electrical conductance, zero-frequency charge susceptibility and Seebeck coefficient
研究了双量子点系统的电学和热电性质。我们考虑的情况下，单级和多级量子点，无论它们是耦合的方式，无论是在一个串联或并联安排。计算是用非平衡格林函数理论进行的。在单能级双量子点的情况下，该问题是完全可解的，而对于多能级双量子点，在能量无关跳跃积分的极限下，得到了解析解。我们提出了一个详细的讨论有关的电导，零频率电荷磁化率和塞贝克系数的依赖性上的栅极电压施加到点，使我们能够得到的电荷稳定性图。研究结果与实验观察结果一致，特别是当改变栅极电压时，塞贝克系数发生连续的符号变化。我们解释的成键和反键状态的水平反交叉效应，它发生在一个有限的点间耦合的存在下产生的结果。我们表明，在平衡时，在电荷稳定性图中具有不同的点占据的域之间的边界线，发生时，成键和反键状态的水平对齐的化学势的铅。最后，总的点占有率被发现是相当大的减少，在平行的情况下，与串联的情况相比，{每当}在每个点的能级能量是相等的。我们将这种下降解释为每个点提供的两条电子传输路径存在时发生的干涉效应的直接表现。
2020-09-25 cond-mat.mes-hall
Spin transfer in a ferromagnet-quantum dot and tunnel barrier coupled Aharonov-Bohm ring system with Rashba spin-orbit interactions
利用Keldysh非平衡格林函数方法研究了具有Rashba自旋轨道（SO）相互作用的铁磁体-量子点（绝缘体）-铁磁体Aharonov-Bohm（AB）环系统的自旋转移效应.研究发现，通过改变穿过AB环的磁通量或量子点上的栅电压，可以有效地控制作用在右铁磁电极上的自旋转移矩的大小和方向.通过匹配适当的磁通量和SO相互作用，可以以低电流为代价大大增加STT。STT、电流和自旋电流未被覆盖以随磁通量振荡。这些结果对纳米自旋电子学中的信息存储有一定的参考价值。
2010-04-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Mixed electrical-heat noise spectrum in a quantum dot
利用Keldysh格林函数方法，计算了流经与贮库相连的量子点的电流和热流之间的有限频率相关函数。在平衡时，我们发现，这个量，称为混合噪声，是联系在一起的热电交流电导的波动耗散定理。在非平衡态下，我们讨论了它的频谱，并找到了混合噪声与热电势之间密切关系的证据。我们研究了光谱的相干性，并确定了电流和热流之间具有强相关性的条件。由于水库之间的温度梯度的存在下，光谱相干性的变化也突出显示。
2016-11-16 cond-mat.mes-hall
Electrical measurement of a two-electron spin state in a double quantum dot
提出了一种半导体双量子点中双电子自旋态的电学测量方案。我们计算了表面门在时间上调制时的绝热电荷转移。由于半导体中的自旋-轨道耦合，电子的空间位移导致总自旋旋转。因此，转移电荷的期望值反映了所制备的单重态-三重态叠加态的相对相位和总自旋布居。对电荷转移的精确检测用于识别量子叠加。
2009-07-24 cond-mat.mes-hall
Electrical pump-and-probe study of spin singlet-triplet relaxation in a quantum dot
利用电子泵-探测方法研究了半导体量子点中自旋从三重激发态到单重基态的弛豫过程。自旋弛豫发生时，通过cotunneling隧穿率是相对较大的，证实了一个特征平方依赖的弛豫率的隧穿率。当通过降低隧穿率来抑制共隧穿时，内禀自旋弛豫由自旋-轨道相互作用主导。基于三重态的双指数衰减，我们讨论了自旋轨道相互作用的选择规则。
2005-06-08 cond-mat.mes-hall
Selective Spin Injection Controlled by Electrical way in Ferromagnet/Quantum Dot/Semiconductor system
在铁磁（FM）/量子点（QD）/半导体（SC）系统中，通过改变近藤温度以上的栅压，预测了注入半导体（SC）的电流的选择性和大极化.此外，在低于近藤温度时，还发现了自旋相关的近藤效应。研究发现，随着FM引线的极化度P的增加，上自旋态的近藤共振被抑制。而下一个是增强的。上旋的近藤峰在P=1时消失。
2008-01-18 cond-mat.mes-hall
Electrical control of inter-dot electron tunneling in a quantum dot molecule
我们采用超快泵浦-探测光谱直接监测在一对空间分离的量子点中的离散轨道态之间的电子隧穿。激发后，由于光生载流子之间的库仑相互作用，在泵浦-探测光谱中立即观察到几个峰。通过调整两个点的轨道状态的相对能量和监测的泵浦-探测光谱的时间演化的电子和空穴隧穿时间分别测量和两个点之间的共振隧穿示出介导的弹性和非弹性过程。超快（< 5 ps）点间隧穿显示出发生在一个令人惊讶的宽带宽，高达~8 meV，反映了激子声学声子耦合的系统中的频谱。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall
Electrical single spin read-out using an exchange-coupled quantum dot
本文提出了一种连续读出单个电子自旋态的新方法。我们的检测方案是基于电子自旋和附近的读出量子点之间的交换相互作用。两个系统之间的耦合导致通过读出点的自旋相关电导，并建立全电和非破坏性的单自旋检测。电导变化高达4%，读出的结晶度大于99.5%，这种方法代表了一种替代系统的自旋到电荷转换不能实现。使用半经典的方法，我们提出了一个不对称的交换耦合模型与我们的实验结果吻合得很好。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall
Spectra of cylindrical quantum dots: the effect of electrical and magnetic fields together with AB flux field
研究了在外加均匀电场、磁场和Aharonov-Bohm（AB）磁通场共同作用下，二维抛物谐振子中电子量子点的光谱特性.我们在计算中使用Nikiforov-Uvarov方法。得到了该系统的能级和归一化波函数的精确解。基于计算的单粒子能谱和波函数，对GaAs球形抛物量子点的带间光吸收进行了理论研究，并计算了总光吸收系数。
2012-09-25 cond-mat.mes-hall
Electrical manipulation of an electronic two-state system in Ge/Si quantum dots
我们计算了应变自组装Ge/Si量子点的电子态，为电学控制提供了一个方便的两态系统。局域在量子点的顶点处的电子状态与局域在量子点的基部处的状态几乎简并。小的电场将电子基态从顶点局域化转变为基极局域化，这允许对点的电子、光学和磁性进行灵敏的调谐。作为一个例子，我们描述了两个Ge/Si点之间的自旋-自旋耦合如何通过在顶点和基极之间移动单个点的电子基态来非常灵敏地控制。
2009-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effects of cavity and superradiance on the electrical transport through quantum dots
提出了一种新的方法来测量Purcell效应，通过观察电流通过嵌入微腔中的半导体量子点。固定电流示出被改变，如果一个不同的腔长度。对于双点系统，发现稳态电流随着点间距离的变化而表现出干涉特征（超辐射）。通过将系统并入微腔中，可以增加振荡的幅度。此外，如果点距离与发射光子的波长相比小，则电流被抑制。这种光子捕获现象产生纠缠态，并且可以用于控制在预定时间的单光子的发射。
2005-07-10 cond-mat.mes-hall
Fast Electrical Control of Single Electron Spins in Quantum Dots with Vanishing Influence from Nuclear Spins
我们展示了非均匀磁场下的快速普适电自旋操纵。当快Rabi频率高达127 MHz时，我们离开了强核自旋影响的常规区域，并观察到自旋翻转保真度> 96%，在谱-时域中观察到明显的人字形Rabi图案，并且自旋共振线宽受Rabi频率限制，而不是受退相速率限制。此外，我们通过直接控制自旋相位来建立高达54 MHz的快速z旋转。我们的研究结果将大大促进断层扫描和量子点中电子自旋的纠错。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall
Electrical control of spin relaxation in a quantum dot
我们证明了横向量子点中单电子自旋塞曼分裂态之间的自旋弛豫时间T_1的电控制。我们发现弛豫是由自旋-轨道相互作用介导的，并且通过使用栅极电压来操纵点的轨道状态，我们可以改变弛豫速率W=（T_1）^-1超过一个数量级。W对轨道约束的依赖性与理论预测一致，从这些数据中我们提取了自旋轨道长度。我们还测量了W对磁场的依赖性，并证明了自旋轨道介导的耦合到声子是主要的弛豫机制下降到1 T，其中T_1超过1 s。
2007-07-11 cond-mat.mes-hall
Electrical tuning of spin current in a boron nitride nanotube quantum dot
通过施加电场来控制自旋电流和磁交换耦合，同时在耦合到铁磁电极的纳米结构中实现高自旋注入效率一直是纳米自旋电子学的突出挑战。人们正在不懈地寻找具有可调自旋相关性质的新的低维材料来解决这些挑战。在此，我们预测，从第一性原理，横向电场诱导开关的交换耦合和隧道磁电阻的符号在氮化硼纳米管量子点连接到铁磁镍接触。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
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
A hybrid double-dot in silicon
我们报告一个单一的砷掺杂剂原子在隧道势垒的硅SET的电气测量。以及执行个别掺杂剂的电特性，我们研究了通过掺杂剂和SET系列电输运。我们测量这个混合双点的三相点，使用模拟来支持我们的结果，并表明，我们可以调整两个子系统之间的静电耦合。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall
Electric-field controlled spin reversal in a quantum dot with ferromagnetic contacts
通过纯电学手段操纵量子点的自旋态是一种非常理想的性质，对于自旋电子器件（例如自旋滤波器、自旋晶体管和单自旋存储器）以及固态量子比特的发展具有根本重要性。在库仑阻塞机制中的电选通量子点可以被调谐以保持单个未配对的自旋1/2，其通常通过施加的磁场自旋极化。然而，使用铁磁电极，量子点的性质变得直接依赖于自旋，并且已经证明铁磁电极诱导局部交换场，该局部交换场在没有任何外部场的情况下使局部自旋极化。在这里，我们报告的实验实现这种隧道诱导自旋分裂的碳纳米管量子点耦合到铁磁镍电极。我们研究了中间耦合机制，其中单电子态保持明确定义，但具有足够好的隧道接触以产生相当大的交换场。由于在这种制度下的电荷输运是由近藤效应，我们可以利用这种尖锐的多体共振读出的局部自旋极化从测量的偏置光谱。我们表明，交换场可以通过外部磁场补偿，从而恢复零偏置近藤共振，我们证明，交换场本身，因此，本地自旋极化，可以调谐和逆转，仅仅通过调整栅极电压。这证明了对量子点的自旋状态的非常直接的电控制，与施加的磁场相比，其允许具有非常局部化的寻址的快速自旋反转。
2007-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electrical control of the exciton-biexciton splitting in a single self-assembled InGaAs quantum dots
我们报道了嵌入横向电场器件中的单个InGaAs量子点。通过施加电压，我们使用量子限制斯塔克效应将中性激子跃迁调谐为与双激子共振。的激子和双激子的相对能量的理论计算的结果进行了比较。单激子-双激子级联衰变是一种新的产生纠缠光子对的方法，它不需要抑制中性激子的精细结构分裂。
2011-07-23 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
All-electrical generation and control of odd-frequency s-wave Cooper pairs in double quantum dots
我们提出了一个全电学的实验装置来检测和操纵双量子点中奇频配对的振幅。当库珀对注入双点时，由于电子在不同的点上，轨道对称性被破坏，导致了奇数频率对的振幅。当点能级与费米能对准时，即，共振时，非局部Andreev过程与奇频配对的存在直接相关。因此，可以通过调整电平位置来操纵它们的幅度。电导测量的非局部Andreev过程的检测有助于奇频对振幅的存在的直接证明，并可使用当前的实验技术。
2016-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Coupling optical and electrical gating for electronic read-out of quantum dot dynamics
我们探讨了相干转移的电子签名从一个强相关的，光选通的纳米量子点到一个弱相互作用的，电背门微尺度通道。在这个独特的侧耦合的'T'几何运输，我们预测一种新的机制，用于检测拉比振荡诱导的点通过量子，而不是静电手段。这种检测表现为场可调谐分裂的Fano lineeshape由于偶极耦合点状态和通道连续体之间的干扰而产生。分裂进一步修改的库仑相互作用的影响的拉比振荡的失谐的点。此外，对信号进行时间分辨，当拉比频率接近点中的固有玻尔频率时，我们看到清晰的拍频。捕捉这些耦合动力学，包括记忆效应和量子干涉的通道和多体效应的点需要耦合的Fock空间主方程的点动力学与相位相干，非马尔可夫时间相关的非平衡格林函数（TDNEGF）的通道中的传输形式主义通过适当的评估自能和库仑积分。相互作用的强度可以进一步使用控制晶体管表面处的杂化程度和电荷极化的背栅来调制。
2009-11-23 cond-mat.mes-hall
Electrical manipulation of a hole `spin'-orbit qubit in nanowire quantum dot: the nontrivial magnetic field effects
在强磁场存在下，Ge纳米线中可获得强“自旋”-轨道耦合的一维空穴气。强磁场提升了空穴子带色散中的双重简并，使得有效低能子带色散表现出强的“自旋”-轨道耦合。在这里，我们研究了在Ge纳米线量子点的电子“自旋”操纵的最低和第二低的空穴子带色散。用有限方阱模拟量子点的束缚势，精确计算了电偶极自旋共振中自旋轨道量子比特的能级分裂和Rabi频率.“自旋”-轨道耦合调制的纵向$g$ -因子$g_{\rm so}$不仅是非零的，而且依赖于磁场。此外，最低和次低子带色散的“自旋”-轨道耦合具有相反的磁依赖性，因此这两个子带色散的结果是完全不同的。
2023-02-11 cond-mat.mes-hall
Electrical control over single hole spins in nanowire quantum dots
半导体量子点中的单电子自旋是量子信息处理的通用平台，然而控制退相干仍然是一个相当大的挑战。最近，空穴自旋已经成为一个有前途的替代方案。III-V族半导体中的空穴具有独特的性质，例如强自旋-轨道相互作用和与核自旋的弱耦合，因此具有增强自旋控制和更长相干时间的潜力。利用量子光学技术在自组装量子点中已经报道了较弱的超精细相互作用。然而，迄今为止，具有挑战性的制造使得基于空穴自旋的电子器件的前景在传统的III-V族异质结构中遥不可及。在这里，我们报告栅极可调孔量子点形成在InSb纳米线。使用这些设备，我们证明泡利自旋封锁和电控制的单孔自旋。该器件在空穴和电子量子点之间是完全可调的，从而能够直接比较两种机制中的超精细相互作用强度、g因子和自旋阻塞各向异性。
2013-02-11 cond-mat.mes-hall
Independent electrical tuning of separated quantum dots in coupled photonic crystal cavities
光子晶体腔与量子点耦合系统是一种很有前途的量子网络和量子模拟器体系结构。独立调整横向分离量子点频率的能力是这种方案的关键组成部分。在这里，我们展示了独立的横向分离的量子点在光子晶体腔耦合面内波导注入线的质子，用于电隔离二极管结构的不同部分的调谐。
2011-09-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
All-electrical universal control of a double quantum dot qubit in silicon MOS
基于类晶体管硅MOS纳米器件的量子比特在量子计算中具有广阔的应用前景。在这项工作中，我们展示了一个双量子点自旋量子比特，它是全电控的，不需要任何外部组件，如微磁体，这可能会使集成复杂化。量子比特的通用控制是通过自旋轨道和交换相互作用实现的。使用Single Shot读出，我们展示了DC和AC控制技术。所使用的制造技术与CMOS完全兼容。
2018-02-06 cond-mat.mes-hall
Exponential sensitivity to dephasing of electrical conduction through a quantum dot
根据随机矩阵理论，当失相时间$τ_ϕ$与平均停留时间$τ_{D}$相比变小时，弹道混沌量子点电导中的干涉效应应该消失$\propto(τ_ϕ/τ_{D})^{p}$。Aleiner和Larkin已经预测，当$τ_ϕ$下降到低于最佳时间$τ_{E}$时，幂律交叉到指数抑制$\propto\exp(-τ_{E}/τ_ϕ)$。我们报告了在通用电导波动的计算机模拟中首次观察到这种交叉。他们的理论还预测了在没有失相的情况下$\propto\exp(-τ_{E}/τ_{D})$的指数抑制-这是没有观察到的。我们表明，有效的随机矩阵理论先前提出的量子点没有退相解释这两个观察。
2004-07-20 cond-mat.mes-hall
Electrical control of a spin qubit in InSb nanowire quantum dots: strongly suppressed spin relaxation in high magnetic field
本文研究了门控电位和磁场对InSb纳米线自旋量子比特中声子诱导自旋弛豫速率和电驱动单量子比特操作速度的影响。我们发现，一个强大的$g$因素和高磁场强度导致的电子-声子散射的影响，由于变形势，被认为是无关的材料与一个弱的$g$因素，如GaAs或Si/SiGe。在这种情况下，我们发现，量子比特状态之间的自旋弛豫显着抑制由于垂直于纳米线轴的限制。我们还发现，在自旋量子位的寿命期间可以执行的单量子位操作的数量的最大化需要单个量子点门控电位。
2020-04-22 cond-mat.mes-hall
Voltage-tunable ferromagnetism in semimagnetic quantum dots with few particles: magnetic polarons and electrical capacitance
具有少量载流子的磁性半导体量子点代表了一个有趣的模型系统，其中铁磁相互作用可以通过电压来调节。通过设计掺杂量子点的几何形状，可以定制磁极化子的各向异性量子态。带孔盘状量子点中磁极化子态的强各向异性来自于价带的自旋分裂。量子点的结合能和自发磁化强度随粒子数的变化而振荡，反映了壳层结构。由于库仑相互作用，当量子点中空穴的总自旋最大时，磁极化子的最大结合能和自旋极化发生在洪德规则的范围内。随着量子点中粒子数量的增加以及对于某些轨道配置，铁磁状态变得特别稳定或者可能具有对称性破缺。在具有强铁磁相互作用的量子点中，基态可以随着温度的升高或交换相互作用的降低而经历从磁性到磁性的转变。磁极化子的特征温度和涨落依赖于壳层的结合能和简并度。少粒子磁性量子点的电容谱揭示了极化子态的形成。
2005-08-07 cond-mat.mes-hall
Robust micro-magnet design for fast electrical manipulations of single spins in quantum dots
将自旋耦合调整到电场是自旋电子学和基于自旋的量子信息处理的核心。我们提出了一个最佳的微磁铁设计，产生适当的杂散磁场调解快速电子自旋操纵纳米器件。我们量化了空间场不均匀性和与自旋未对准公差的实际要求，并提出了一种提高自旋旋转频率（在GaAs纳米结构中超过50 MHz）的设计方案。然后，我们验证我们的设计实验在不同的设备。我们的研究结果将开辟一条快速控制有限寿命的固态电子自旋和研究固体中的相干自旋动力学的路线。
2015-07-07 cond-mat.mes-hall
Electrically controlled crossing of energy levels in quantum dots in two-dimensional topological insulators
研究了二维拓扑绝缘体中静电势作用下量子点束缚态的能谱及其随量子点深度和半径的变化。研究发现，与普通绝缘体不同，量子点的基态和第一激发态能级之间的能量差随着量子点半径的减小和深度的增加而减小，在某些临界条件下，两个能级相交.能级的交叉导致由中心内电子跃迁引起的光学性质的不寻常的特征。特别是，它导致光吸收的显着变化，由于电子跃迁之间的这种水平和瞬态电致发光诱导的电调谐的QD和TI参数。在磁性TI的情况下，吸收或发射的圆偏振光的偏振方向由于能级交叉而改变。
2017-04-26 cond-mat.mes-hall
Optical imaging of resonant electrical carrier injection into individual quantum dots
我们的图像的微电致发光（EL）光谱的自组装InAs量子点（QD）嵌入在本征区域的GaAs p-i-n二极管和演示光学检测的谐振载流子注入到一个单一的QD。电子和空穴在低于平带条件的偏置电压下共振隧穿到QD中导致单个QD的尖锐EL线特性，伴随着表面EL发射空间碎裂成小且离散的发光区域，每个发光区域具有其自己的光谱指纹和斯塔克位移。我们解释这种行为的库仑相互作用的影响和选择性激发的少数量子点内的合奏由于优先共振隧穿路径的载流子。
2010-07-16 cond-mat.mes-hall
Electrically driven electron spin resonance mediated by spin-valley-orbit coupling in a silicon quantum dot
利用电压依赖性电场操纵电子自旋的能力是量子自旋电子器件（诸如基于自旋的半导体量子比特）的操作的关键。电自旋控制的一种自然方法是利用所有材料中固有的自旋轨道耦合（SOC）。到目前为止，这种方法还不能应用到硅中的电子，由于其非常弱的SOC。在这里，我们报告了一个实验实现的电驱动的电子自旋共振在绝缘体上硅（SOI）纳米线量子点设备。底层驱动机制的结果从SOC和硅导带的多谷结构，这是增强在调查的纳米线几何形状之间的相互作用。我们提出了一个简单的模型捕捉基本的物理和使用紧束缚模拟更定量的分析。我们讨论了我们的研究结果的相关性，在硅中的紧凑和可扩展的电子自旋量子比特的发展。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall
Electrical control of near-field energy transfer between quantum dots and 2D semiconductors
我们研究了化学合成量子点（QD）和二维半导体之间的近场能量转移。我们制造的设备中，静电门控半导体单层二硫化钼（MoS 2）被放置在一个均匀的自组装层的核-壳CdSSe量子点。我们证明了从量子点到MoS 2的有效的非辐射Förster共振能量转移（FRET），并证明了MoS 2的激子吸收中适度的门诱导变化导致FRET速率的大（~500%）变化。这又允许QD光致发光强度的高达~75%的电调制。混合QD/MoS 2器件在小电压范围内操作，允许连续修改QD光致发光强度，并且可以用于选择性调谐在可见IR范围内发射的QD。
2015-06-15 cond-mat.mes-hall
Spin-valley dynamics of electrically driven ambipolar carbon-nanotube quantum dots
考虑了由半导体碳纳米管上的电势变化定义的双极性$n$ - $p$双量子点。我们专注于（1 e，1h）电荷配置与一个多余的电子在导带状态限制在$n$型点和一个单一的丢失的电子在价带状态的$p$点，解除泡利封锁的电流被观察到在电偶极子自旋共振[E. A. Laird等人，Nat. Nanotech. 8，565（2013）]。利用Floquet理论和含时组态相互作用方法研究了周期电场驱动下系统的动力学行为，确定了原子紧束缚哈密顿量的单电子自旋谷轨道.我们发现，解除泡利封锁的过渡强烈的影响耦合到真空状态与一个空的$n$点和一个充满$p$点。这种耦合移动了跃迁能，并强烈地改变了轴向磁场的有效$g$因子。耦合是由点之间的偏置调制，但它似乎有效的（1 e，1h）基态和真空（0 e，0 h）状态之间的惊人的大能量分裂。多光子跃迁和高次谐波产生效应也进行了讨论。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall
Electrical current and coupled electron-nuclear spin dynamics in double quantum dots
我们研究了自旋阻塞双量子点中的电子输运。通过调节自旋-轨道相互作用的强度，我们发现流过双量子点的电流在零磁场处出现一个谷，在磁场处出现一个峰，此时双电子能级发生反交叉.这种行为是由于场和自旋轨道振幅的单重态-三重态混合的依赖性。我们推导出近似表达式的电流作为一个函数的参与运输的状态的振幅。我们还考虑了另一种模型，考虑到有限数量的核自旋和研究电子和核自旋之间的耦合动力学。我们表明，如果自旋系综是在热状态下有规律的振荡，在瞬态电流其次是准混沌复苏类似于在热Jaynes-Cummings模型中看到的。
2013-03-31 cond-mat.mes-hall
Electrical initialization of electron and nuclear spins in a single quantum dot at zero magnetic field
从单个量子点发射圆偏振光依赖于注入具有明确定义的自旋偏振的载流子。在这里，我们展示了单点电致发光（EL）与圆偏振度高达35%，在零施加磁场。自旋极化电子的注入是通过将自旋LED器件顶部的GaAs CoFeB电极与有源区中的p型InGaAs量子点相结合来实现的。我们测量了几个$μ$ eV的Overhauser移位在零磁场的带正电的激子（trion X $^+$）EL发射，它改变了符号，因为我们扭转了注入的电子自旋取向。这是由与电注入电子自旋的超精细相互作用引起的量子点中的核自旋的动态极化的特征。该研究为在没有任何外部磁场的情况下，在单量子点中实现核自旋极化的电控制铺平了道路。
2018-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical control of the $g$-tensor of a single hole in a silicon MOS quantum dot
由于空穴的$g$因子的电可调性，半导体量子点中的单空穴是自旋量子比特技术的有前途的平台。然而，由于空穴自旋态的复杂性，使得电自旋控制的潜在机制仍然不清楚。在这里，我们研究了硅平面MOS量子点中第一个空穴的自旋物理。我们发现，不均匀的电极引起的应变产生纳米尺度的变化在HH-LH分裂。重要的是，我们发现这种\RR{non-uniform strain causes}使HH-LH分裂在整个量子点的活性区域内变化高达50%。我们表明，局部电场可以用来取代孔相对于非均匀的应变分布，允许一个新的机制，电调制的孔g张量。使用这种机制，我们演示了高达500\%的孔$g$ -因子的调谐。此外，我们观察到一个\RR{potential}甜蜜点，其中d $g_{(1\overline{1}0)}$ /d $V$ = 0，提供了一个配置，以抑制自旋退相干所造成的电噪声。这些结果开辟了一条通往以前未开发的技术的道路：工程\RR{non-uniform}应变，以优化基于自旋的设备。
2021-12-21 cond-mat.mes-hall
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
Thermal and Electrical Currents in Nanoscale Electronic Interferometers
本文从理论上研究了由两个量子点组成的电子干涉仪中的热输运问题，每个量子点都有一个可调的单电子态，它们分别连接到两个不同温度的引线上，由于量子干涉，通过其中一个量子点的热流与温度梯度方向相反。一股过剩的热流流过另一个点。虽然局部地，热量从冷流到热，但在全局上，热力学第二定律没有被违反，因为与通过整个装置的热传递相关的熵产生仍然是正的。温度梯度还感应出循环电流，这使得干涉仪被磁极化。
2004-03-26 cond-mat.mes-hall
Electrically-tunable hole g-factor of an optically-active quantum dot for fast spin rotations
我们报道了InGaAs量子点中单个空穴自旋在电场作用下的大g因子可调谐性。磁场位于面内方向x，即相干空穴自旋所需的方向。电场沿着生长方向z，并且在100 kV/cm的大范围内变化。电子和空穴的g-因子由高分辨率激光光谱与共振荧光检测确定。这与低电噪声环境一起提供了非常高质量的实验结果。空穴g因子g_xh与电场Fz成线性关系，dg_xh/dFz =（8.3 +/- 1.2）* 10^-4 cm/kV，而电子g因子g_xe与电场无关，dg_xe/dFz =（0.1 +/- 0.3）* 10^-4 cm/kV（对多个量子点取平均值）。用4 × 4 k.p模型很好地再现了g_xh对Fz的依赖关系，表明电场敏感性是由软空穴限制势、In浓度梯度和材料参数对In浓度的强烈依赖性共同引起的。空穴自旋的电场敏感性可以通过g-张量调制技术用于电驱动的空穴自旋旋转，并且基于这些结果，期望设想到高达~ 1GHz的空穴自旋耦合。
2014-12-13 cond-mat.mes-hall
Imaging Electrical Conduction through InAs Nanowires
我们展示了如何扫描探针显微镜（SPM）可以用来成像电子流通过InAs纳米线，阐明纳米线器件的物理在当地的规模。一个带电的SPM尖端被用作可移动的栅极。纳米线电导与尖端位置的图像在空间上映射在液体He温度下的InAs纳米线的电导。在没有尖端存在的情况下，电导与背栅电压的曲线图显示了库仑阻塞峰的复杂图案。纳米线电导的图像识别了沿着纳米线定位的多个量子点-每个点被对应于库仑阻塞峰的一系列同心环包围。图像定位点并提供有关其大小的信息。单个量子点周围的环相互干扰，就像串联的多个量子点的库仑阻塞峰一样。通过这种方式，SPM针尖可以通过调整单个点的电荷状态来探测复杂的多点系统。纳米线由金属催化剂颗粒生长，直径约为80 nm，长度为2 - 3 μ m。
2006-10-18 cond-mat.mes-hall
Three-dimensional electrical control of the excitonic fine structure for a quantum dot in a cavity
激子精细结构对半导体量子点产生的量子光起着关键作用，无论是纠缠光子对还是单光子。控制激子精细结构已经证明使用电场，磁场或应变场，但不是用于光学腔中的量子点，这是获得高光源效率和近单位光子不可逆性的关键要求。在这里，我们展示了嵌入微柱腔中的量子点的精细结构分裂的控制。我们提出了一个方案的基础上，通过狭窄的脊连接到柱腔的远程电接触。数值模拟表明，这样的几何形状允许三维控制的电场。我们通过实验证明了精细结构的调谐和可再现的取消，这是量子光源技术可再现性的关键一步。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Simple model for electrical hole spin manipulation in semiconductor quantum dots: Impact of dot material and orientation
我们分析了一个典型的粒子在一个盒子模型的空穴自旋量子比特。该量子点受到静磁场和电场以及射频电场的作用，射频电场由于自旋轨道耦合而驱动拉比振荡。我们推导了拉比频率的方程，在这种情况下，拉比振荡主要是由量子比特态和附近单个激发态之间的耦合引起的。这一制度已被证明占主导地位，例如，薄绝缘体上硅纳米线中空穴自旋量子比特拉比频率的方程突出了控制拉比振荡的参数。特别是，我们表明，（001）衬底上的[110]取向的点比[001]取向的点表现得更好，因为它们最好地利用了主体材料的价带的各向异性。我们还得出结论，硅提供了最好的机会，快速拉比振荡在这个制度，尽管小的自旋轨道耦合。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrical control of spins and giant g-factors in ring-like coupled quantum dots
量子技术的新兴理论概念推动了对量子态（如自旋）可以有效操纵的结构的持续搜索。许多概念的核心是通过电场和磁场控制系统的能力，依赖于强的自旋轨道相互作用和大的g因子。在这里，我们提出了一个新的机制，自旋和轨道操纵使用小电场和磁场。通过在InAs纳米线内部的两个点上杂交特定的量子点态，形成了近乎完美的量子环。观察到大且高度各向异性的有效g因子，这可以通过强轨道贡献来解释。重要的是，我们发现，轨道和自旋轨道的贡献，可以有效地通过简单地失谐与电场的单个量子点的水平淬火。通过这种方式，我们不仅证明了对于相同的电荷状态，有效g因子从80到几乎为0的控制，而且证明了基态自旋的静电变化。
2019-05-16 cond-mat.mes-hall
All-electrically reading out and initializing topological qubits with quantum dots
我们分析了在一维半导体纳米线中，弱耦合到单能级量子点（QD）的拓扑量子比特的读取和初始化。结果表明，当通过调节门电压使Majorana费米子熔合时，可以通过量子点在一个能量窗口内的占据直接读出拓扑量子比特。量子比特的初始化也可以通过调节量子点上的栅极电压来实现，其中总费米子宇称守恒。因此，读取和初始化过程都可以以全电气方式实现。
2013-04-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electrically-induced polarization selection rules of a graphene quantum dot
本文从理论上研究了均匀面内电场作用下单电子三角形锯齿形石墨烯量子点。用紧束缚方法计算了量子点的远红外吸收光谱。并给出了能谱和波函数分布，对远红外光谱进行了分析。正交零能本征态沿外场方向排列。结果表明，当吸收光沿电场方向偏振时，所有的带内跃迁和部分带间跃迁都被禁止。对于x方向的电场，由于电场方向偏振选择规则，所有带内吸收都是y偏振的。此外，对于y方向电场，由于宇称选择规则以及电场方向极化选择规则，所有吸收都是x或y极化的。计算表明，FIR谱的形成是由极化选择规则和跃迁本征态之间的重叠共同决定的。
2017-08-15 cond-mat.mes-hall
Influence of molecular beam effusion cell quality on optical and electrical properties of quantum dots and quantum wells
近年来，利用高纯物质制备具有优异低噪声特性的量子点异质结构成为可能。我们提出了一个研究的分子束外延生长的量子阱和量子点与污染的铝蒸发池，它引入了大量的杂质，在光学和电学测量中的异常可察觉。我们描述了一种解决这个问题的方法，并发现，通过过热重新调节铝电池可以导致光致发光和电容-电压测量中的异常完全恢复，从而获得优异的低噪声异质结构。此外，我们还提出了一种利用电容-电压谱检测自组装量子点上光诱导陷阱电荷的方法。依赖于激发能的缺陷中心的电离导致电容-电压谱的偏移，其可用于通过1D能带结构模拟来确定光致陷阱电荷的电荷密度。该方法可以在常用的量子点二极管结构上进行。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
