Telecom wavelength quantum dots interfaced with silicon-nitride circuits via photonic wire bonding
本研究利用3D激光写入的光子线键合，将电信波长量子点光源与硅氮化物光子电路集成，实现单光子高效传输，为多平台量子光子电路扩展奠定基础。
2024-11-08 physics.optics quant-ph
Suppression of nuclear spin diffusion at a GaAs/AlGaAs interface measured with a single quantum dot nano-probe
通过检测光致发光（PL）谱中Overhauser位移随时间的变化，测量了光泵GaAs/AlGaAs界面量子点中的核自旋极化动力学.已经发现~ 1分钟的长的核极化衰减时间，表明在外部施加的磁场中从GaAs点到周围的AlGaAs基质中的核自旋扩散是低效的。自旋扩散系数两个订单低于体GaAs中发现的。
2009-01-15 quant-ph
How valley-orbit states in silicon quantum dots probe quantum well interfaces
硅量子点中谷轨道态的能量是由界面粗糙度、轨道限制和电子相互作用之间的相互作用决定的。在这里，我们报告测量的一个和两个电子的谷轨道状态的能量点电位被修改通过改变栅极电压，我们计算这些相同的能量使用全配置相互作用计算。这些结果使人们能够理解物理贡献之间的相互作用，并能够对量子阱界面进行新的探测。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
A spin-photon interface using charge-tunable quantum dots strongly coupled to a cavity
含有电子或空穴自旋的带电量子点是适用于量子网络和分布式量子计算的明亮固态量子比特。将这种量子点自旋引入光子晶体腔中产生强自旋-光子界面，其中自旋可以通过调制腔反射系数来控制光子。然而，先前对这种自旋光子界面的演示依赖于由附近杂质随机充电的量子点，导致电荷状态的不稳定性，这导致腔反射率的对比度差。在这里，我们展示了一个强大的自旋光子接口使用量子点，是确定性地与二极管结构的充电。通过在光子晶体谐振腔中引入这种主动带电的量子点，我们实现了腔模和量子点的负电荷态之间的强耦合。此外，通过初始化的自旋，通过光泵浦，我们显示出强烈的自旋相关的调制腔的反射率，对应于12的协同。这种自旋相关的反射率对于使用光子介导自旋之间的纠缠以及产生用于量子网络和分布式量子计算中的应用的强光子-光子相互作用是重要的。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic Storage and Retrieval of Telecom Quantum Dot Photons Interfaced with an Atomic Quantum Memory
固态单光子源和原子量子存储器的混合接口是光子量子技术的一个长期追求的目标。在这里，我们展示了确定性的存储和检索的光子从半导体量子点在原子系综量子存储器在电信波长。我们将来自InAs量子点的单光子存储在高带宽的基于铷蒸气的量子存储器中，总的内部存储效率为$(12.9 \pm 0.4) \%$。回收光子的信噪比为$18.2\pm 0.6$，仅受探测器暗计数的限制。这一演示为依赖分布式纠缠的量子技术铺平了道路，特别适合于光子量子网络。
2023-03-07 quant-ph
A quantum interface between light and nuclear spins in quantum dots
飞行的光子量子比特与静止的基于物质的量子比特的相干耦合是量子通信网络的重要组成部分。我们展示了如何在行波光场和极化核自旋之间实现这样一个量子界面，该界面位于强耦合到高精细光学腔的单电荷量子点中。通过消除电子，实现了直接有效的耦合。根据所施加的激光场，获得能够写入或读出的相互作用。
2010-01-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
A quantum-coherent photon--emitter interface in the original telecom band
本研究在原始电信波段实现了波导集成量子点的量子相干光子-发射体界面，具有接近变换极限的线宽和高发射速率，为可扩展量子网络铺平道路。
2025-10-10 physics.optics quant-ph
A highly efficient single photon-single quantum dot interface
半导体量子点是构建固态量子网络的一种很有前途的体系。这一领域的关键一步是在静止量子比特和飞行量子比特之间建立一个有效的接口。在这一章中，我们将展示腔量子电动力学如何使我们能够有效地将单个量子点与传播的电磁场连接起来。除了众所周知的珀塞尔因素，我们讨论了各种参数，需要进行优化，以建立这样的接口。然后，我们回顾了我们最近的进展，在制造的明亮的源的不可分辨的单光子，其中获得的记录亮度为79%，以及高度的不可分辨性的发射光子。对称地，在非常少的光子水平的光学非线性被证明，通过发送几个光子脉冲在量子点腔器件工作在强耦合制度。展望和未来的挑战进行了简要讨论。
2015-02-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of Interface Steps on the Valley Orbit coupling in a Si/SiGe quantum dot
硅量子点的谷轨耦合是决定其适用于量子信息处理的关键参数。本文研究了硅量子点中界面台阶对电子谷轨耦合强度和相位的影响。在有效质量近似下，我们发现台阶的位置对决定Si/SiGe量子点中谷轨耦合的大小和相位都很重要.具体地说，我们的数值计算结果表明，谷轨道耦合的幅度可以被抑制高达75%的一个原子单层的步骤，其相位可以改变几乎$π$。当存在两个台阶时，谷轨耦合的最小值甚至可以接近于零。我们还阐明了外加磁场和高轨道态对谷轨道耦合的影响。总的来说，我们的研究结果说明了界面粗糙度如何影响硅中的谷轨道耦合，以及硅中的自旋量子比特如何受到影响。
2019-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-dot-spin single-photon interface
利用无背景探测效率为0：1%的单电子荷电量子点的自旋态相关共振荧光，实现了单自旋光子界面，在该界面上，对300皮秒时间分辨率的散射光子的探测将量子点的自旋投射到一个确定的自旋本征态，保真度超过99%.共振散射光子的聚束揭示了电子自旋动力学的信息。单光子引发的高保真快速自旋态初始化使得量子信息处理任务（如非确定性远距离自旋纠缠）得以实现。考虑到我们可以将测量反作用抑制到远低于自然自旋翻转速率，可以通过使用光子纳米结构将荧光收集效率提高超过20倍来实现单次自旋的量子非破坏测量。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Birefringent spin-photon interface generates polarization entanglement
针对微柱腔双折射限制自旋-光子纠缠的问题，理论推导出将量子点共振调谐至腔模式间可实现任意双折射下的最大纠缠与布居反转，并适用于产生多光子簇态。
2024-04-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Interface and electromagnetic effects in the valley splitting of Si quantum dots
本文提出考虑界面浓度涨落和横向限制的三维有效质量模型，研究Si/SiGe量子点中电场与界面宽度对谷劈裂的影响，发现电场可抑制小谷劈裂概率，并给出界面临界软度。
2023-03-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Purifying quantum-dot light in a coherent frequency interface
本研究针对亮量子点近红外发射需转至电信波段且信号质量影响量子网络性能的问题，提出在周期性极化铌酸锂波导中利用反向差频产生同时实现单光子光谱纯化与C波段频率转换，为高性能单发射体源集成到混合量子网络提供了可行路径。
2024-07-11 quant-ph
Control of valley dynamics in silicon quantum dots in the presence of an interface step
最近在硅纳米结构上的实验已经在可扩展的、长寿命的量子信息处理方面取得了突破。谷自由度在这些器件中起着基础作用，硅量子点的两个最低能量的电子态可以形成谷量子比特。在这项工作中，我们表明，在硅/势垒界面处的单原子高台阶诱导量子比特和面内电场的强相互作用，并分析这种增强的相互作用对量子比特动力学的后果。量子位状态的电荷密度通过界面步骤而不同地变形，从而允许通过谷到电荷转换的非破坏量子位读出。栅极诱导的平面内电场与界面台阶一起使得能够经由电驱动的谷谐振来快速控制谷量子位。我们计算单和双量子位门时间，以及弛豫和失相时间，并提出预测的参数范围内的门时间可以比弛豫时间短得多，失相减少。
2016-04-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent optical control of a quantum-dot spin-qubit in a waveguide-based spin-photon interface
GaAs平台上基于波导的自旋光子接口已经成为一种有前途的系统，用于直接集成到平面光子电路中的各种量子信息应用。量子点中自旋态的相干控制可以通过施加圆偏振激光脉冲来实现，所述圆偏振激光脉冲可以通过辐射模式垂直耦合到平面波导中。然而，激光偏振的适当控制是具有挑战性的，因为通过从远场到纳米结构中量子点的精确位置的变换来修改偏振。在这里，我们展示了偏振控制激发的量子点电子自旋，并使用它来执行相干控制在拉姆齐干涉实验。Ramsey干涉揭示了$ 2.2\pm0.1 $ ns的纯退相时间，这与迄今为止仅在体相介质中获得的值相当。我们分析了自旋初始化保真度和拉姆齐对比度的实验局限性，并确定了潜在的机制。
2018-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interface induced spin-orbit interaction in silicon quantum dots and prospects for scalability
我们确定在Si/SiGe或Si/SiO $_2$界面的单原子台阶的存在作为Si量子点（QD）自旋量子比特的退相时间的变化的主要来源。首先，使用atomistc紧束缚计算，我们表明，g-因子和它们的斯塔克位移经历的变化，由于这些步骤。我们比较我们的理论预测与实验量子点在Si/SiO $_2$接口，其中我们观察到显着差异的斯塔克位移量子点在两个不同的样品。我们还在实验上观察到在同一样品上的三个相邻量子点中实现的单电子和三电子自旋量子比特的$g$因子的变化，其水平与我们的计算一致。这些量子位的失相时间也会有所不同，很可能是由于它们对电荷噪声的敏感性不同，这是由不同的界面条件引起的。更重要的是，从我们的计算，我们表明，通过采用各向异性性质的自旋轨道相互作用（SOI）在硅量子点，我们可以尽量减少和控制这些变化。最后，我们预测，硅量子点自旋量子位的退相时间将是各向异性的，可以提高至少一个数量级，通过调整外部直流磁场朝向特定的晶体方向。
2017-08-02 quant-ph
Quantum-dot based photonic quantum networks
近年来，嵌入光子纳米结构中的量子点被证明是量子光学实验的一个非常强大的固态平台。单个量子点与光子模的近单位辐射耦合和消除退相干过程的能力的组合意味着可以获得前所未有的光-物质界面。因此，可以构建高协同性的光子-发射极量子界面，从而为量子信息处理应用中的确定性光子量子门开辟了道路。本文综述了量子点器件及其在量子技术中的应用。该研究领域的首要长期目标是构建光子量子网络，其中远程纠缠可以通过光子长距离分布。
2017-07-07 quant-ph
Conditional phase shift from a quantum dot in a pillar microcavity
耦合原子-腔系统的大的条件相移是建立自旋光子界面的关键要求。这反过来将允许使用自旋和光子量子比特实现混合量子信息方案。在这里，我们执行高分辨率反射光谱的量子点共振耦合到柱微腔。我们展示了量子点通过腔共振调谐时反射率的变化，并使用超稳定干涉仪测量了由量子点引起的条件相移。这些技术可以扩展到带电量子点的研究，在那里有可能实现自旋光子界面。
2010-11-01 quant-ph
Quantum interface between photonic and superconducting qubits
我们发现，嵌入超导微波腔中的光学有源耦合量子点可以用来实现光子和transmon量子比特之间的快速量子接口。通过耦合的量子点的单光子吸收导致产生大的电偶极子，这又确保了与微波腔的有效耦合。使用先前实验中获得的腔参数，我们估计，在纳秒时间尺度内的双向微波光学转换与效率接近统一的实验是可行的，与当前的技术。我们还提出了一个从时间仓光子量子比特到transmon量子比特的确定性量子态传输协议。基于量子点的量子光子学技术的最新进展表明，我们提出的方案可以在连接包含腔耦合超导量子比特的量子节点方面发挥核心作用。
2017-07-07 quant-ph
Directional telecom photons from a chirally coupled quantum dot
Queen’s University（女王大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
研究旨在创建工作于电信波长的手性量子界面，通过将InAs量子点与InP微盘连接，利用强磁场调节量子点跃迁，实现了近乎理想的手性量子耦合，为集成光子器件的量子信息处理提供了支持。
2026-07-27 quant-ph
Deterministic photon source interfaced with a programmable silicon-nitride integrated circuit
我们开发了一个量子光子平台，该平台将高质量的量子点单光子源和氮化硅制成的低损耗光子集成电路互连。该平台的特点和编程演示各种多光子应用，包括玻色子抑制法和光子纠缠产生。结果表明，一个有前途的技术路线向前扩展的光子量子硬件。
2023-02-13 physics.optics quant-ph
Storage and retrieval of ultrafast single photons using a room-temperature diamond quantum memory
我们报告的存储和检索的单光子，通过量子存储器，在室温下散装金刚石的光学声子。太赫兹带宽预示的光子产生的自发参数下转换和映射到声子通过拉曼跃迁，存储一个可变的延迟，并按需释放。存储器输出的二阶相关性为$g^{(2)}(0) = 0.65 \pm 0.07$，表明在整个存储和检索过程中保留了非经典光子统计。该存储器具有低噪声、高速和广泛可调的特点，因此有望成为局部量子处理应用的多功能光物质接口。
2014-09-11 quant-ph
Teleportation with two-dimensional electron gas formed at the interface of a GaAs heterostructure
受Bennett等人的启发，提出了在GaAs异质结构的界面处形成的二维电子气中形成的量子比特的隐形传态协议。使用三个GaAs量子点（例如$\mathcal{P}\mathcal{P}'$、$\mathcal{Q}\mathcal{Q}'$、$\mathcal{R}\mathcal{R}'$）和三个电子来进行隐形传态。GaAs量子点$\mathcal{P}\mathcal{P}'$上的电子自旋被用来对未知量子比特进行编码。GaAs量子点$\mathcal{Q}\mathcal{Q}'$和$\mathcal{R}\mathcal{R}'$结合形成{an}纠缠态。Alice（发送方）对（$\mathcal{P},\mathcal{Q}$）和（$\mathcal{P}',\mathcal{Q}'$）对执行Bell测量。取决于{a}测量的结果，Bob（接收器）可以使用用于量子门的合适的哈密顿算子来将基于{a}自旋的信息转换为基于电荷的信息。这项工作提供了相关的纠正误解{ \it化学物理Lett。{ \bf 421}（2006）338.
2016-12-13 quant-ph
Chiral topological photonics with an embedded quantum emitter
拓扑光子学界面支持具有螺旋特征的拓扑非平凡光学模式。当与具有圆偏振跃迁偶极矩的嵌入式量子发射器结合时，由于自旋动量锁定而形成手性量子光学界面。在这里，我们通过实验实现这样的接口集成半导体量子点到山谷霍尔拓扑光子晶体波导。我们利用强大的波导传输创建一个环形谐振器，支持螺旋模式。量子点跃迁的手征耦合，方向对比度高达$75\%$，被证明。该接口还支持一个拓扑平凡的模式，与之相比，使我们能够清楚地证明拓扑提供的保护，以非平凡的模式。
2020-10-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Energy Levels of Graphene Magnetic Circular Quantum Dot
研究了在静电势作用下，无限大石墨烯片包围的石墨烯磁性圆形量子点的能级。通过求解狄拉克方程，得到了系统不同区域的能谱解。利用连续介质模型，并在界面处施加边界条件，我们得到了能级的解析结果。分析了两个谷$K$和$K'$的能级与量子点半径、磁场和静电势的关系。结果表明，这些能级具有界面态的特征，并存在一个能隙。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Erecting time telescope for photonic quantum networks
本文提出双时间透镜系统（时间望远镜）是消除量子网络中时间像残余啁啾的充要条件，发展了相关理论并探讨其在使不同光源光子不可区分方面的应用。
2023-07-18 quant-ph
Quantum optical interface for gate-controlled spintronic devices
我们描述了一种光电结构，在这种结构中，电子门定义的量子点中的电荷和自旋自由度可以相干地耦合到光。这是通过电子-电子相互作用或通过电子隧穿进入近端自组装量子点来实现的。我们通过考虑几种量子控制技术，包括门控半导体量子位的光学读出和纠缠光子自旋对的控制产生，说明了这种方法的潜在应用。
2006-12-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum optics with near lifetime-limited quantum-dot transitions in a nanophotonic waveguide
建立一个高效率的光子-发射极界面，其中本征线宽展宽仅受自发发射的限制，是量子光学中的关键步骤。它为相干光-物质相互作用开辟了一条途径，例如，产生高度不可分辨的光子、少光子光学非线性和光子-发射极量子门。然而，残余增宽机制是普遍存在的，需要加以打击。对于固态发射体，电荷和核自旋噪声是重要的，并且光子纳米结构对加宽的影响尚未澄清。通过共振传输实验，我们给出了嵌入纳米光子波导中的量子点的近寿命极限线宽。结果表明，单光子从量子点的散射可以通过$66 \pm 4 \%$的消光来实现，其消光受量子点与纳米结构的耦合而非线宽展宽的限制.这是通过将量子点嵌入电接触的纳米光子膜中来获得的。为获得更大的单光子消光提供了一条清晰的途径，即，该方法实现了在光频率下操作的固态完全确定性和相干的光子-发射极界面。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Protocol for Hybrid Entanglement Between a Trapped Atom and a Semiconductor Quantum Dot
我们提出了一个原子和固态系统之间的量子光学接口。我们证明了单个囚禁原子中的量子态与半导体量子点中的量子态可以通过它们与经典激光场的共同相互作用而纠缠。由此产生的散射光子的干涉和检测可以预示着不同的原子和固态量子比特的纠缠。我们开发了一个协议，可以成功，尽管在两个基于物质的量子位的辐射特性的显着不匹配。我们详细研究了一个特殊的情况下，这种接口适用于一个单一的捕获\Yb离子和腔耦合InGaAs半导体量子点。纠缠保真度和成功率被发现是强大的广泛的实验非理想效应，如色散失配，原子反冲，和多光子散射。我们的结论是，在现实的实验条件下，应该有可能产生这些互补量子比特系统的高度纠缠态。
2009-07-02 quant-ph
A bright triggered twin-photon source in the solid state
一个非经典光源发射的相同的光子对代表了一个多功能的资源，跨学科的重要性，在量子光学和量子生物学的应用。受益于这种类型的量子光源的新兴研究领域包括量子光谱学或对光子统计敏感的感光细胞的实验。到目前为止，光子孪晶主要是使用参数下转换源产生的，依赖于泊松数分布或原子，表现出低发射率。在这里，我们提出并实验证明了有效的，触发产生的光子双胞胎使用的能量简并双激子激子辐射级联的一个单一的半导体量子点。这种纳米结构确定性地集成在微透镜内，以高达（234 $\pm$ 4）kHz的速率发射高度相关的光子对，能量和偏振退化。此外，我们验证了显着程度的光子不变性，并直接观察双光子发射采用光子数分辨探测器，这使得重建的发射光子数分布。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Analytical Solutions for N-Electron Interacting System Confined in Graph of Coupled Electrostatic Semiconductor and Superconducting Quantum Dots in Tight-Binding Model with Focus on Quantum Information Processing
给出了一个基于位置的量子比特和N个相互作用的量子比特的紧束缚模型的解析解，其中N个相互作用的量子比特由耦合量子点的准一维网络实现，该网络由二维和三维中任意拓扑结构的连通或不连通图表示，其中每个分离的图上都有一个电子。在省略自旋自由度的情况下，描述了各种电磁环境下电子的量子动力学态。对物理场演化保持两能级系统占有率的任何情况，推导并公式化了阿达玛和相位旋转门的作用。描述了放置在基于位置的量子比特中的量子态的加热和冷却过程。描述了基于位置的量子比特与电磁腔的相互作用。特别地，给出了基于位置的量子比特之间的非局域通信。它开辟了在静电CMOS量子计算机（量子芯片）中实现量子互联网的前景。描述了超导约瑟夫森结与耦合半导体量子点中基于位置的量子比特之间的界面，为超导量子计算机与半导体量子计算机之间的静电界面奠定了基础。利用最小紧束缚模型研究了约瑟夫森结中Andreev束缚态在半导体量子位附近的改变以及与超导量子位的静电相互作用.所得到的结果允许在半导体量子计算机和超导量子计算机之间创建接口。他们打开了构建QISKIT的前景，就像软件一样，将描述两种类型的量子计算机及其接口。
2019-10-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Spin-Photon Interface in the Telecom C-Band with Long Hole Spin Dephasing Time
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)（韩国科学技术院）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
该研究在电信C波段实现了具有长空穴自旋退相干时间的光子接口，通过量子点和布拉格光栅的结合，实现了空穴自旋量子比特的高相干性。
2025-12-22 quant-ph
Room-temperature ladder-type optical memory compatible with single photons from InGaAs quantum dots
实验实现室温梯型 Cs D1 线原子蒸气存储器，实现弱相干光脉冲按需存储检索，最大内部效率 15%，结合 InGaAs 量子点为异质按需量子光接口提供前景。
2024-11-19 quant-ph
Valley splitting depending on the size and location of a silicon quantum dot
本文利用有效质量方法研究 SiGe/Si/SiGe 异质结构中硅量子点尺寸和位置对谷劈裂的影响，发现量子点尺寸可增强谷劈裂、诱导无序主导到确定性增强的转变，并降低谷劈裂变异性，对电荷/自旋穿梭具有意义。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Single photoelectron spin detection and angular momentum transfer in a gate defined quantum dot
最近在制造纳米级受限自旋系统方面的创新使得能够研究单量子光子和物质状态之间的基本量子相关性。利用量子点实现光子极化到电子自旋的量子态转移，可以证明在光子-自旋界面上角动量基态的相干性。这种接口将扩大量子信息技术的概念，在这种技术中，单个光生电子的自旋被量子点操纵，但这仍然是一个严峻的挑战。在这里，我们报告的检测极化单光子通过双量子点（DQD）产生的单电子自旋，以验证角动量转移从单光子到单电子。泡利自旋阻塞（PSB）用于将光电子自旋态投影到上自旋态或下自旋态。我们的结果为实现相干量子态转移和发展光子与自旋量子混合技术提供了理论依据。
2015-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
BosonSampling with single-photon Fock states from a bright solid-state source
玻色子采样设备是一种量子机器，预计将执行经典计算机难以处理的任务，但与全尺寸量子计算机相比，需要最少的非经典资源。迄今为止，光子实现采用基于低效过程的源，这些过程仅在强烈降低发射概率时模拟预示的单光子统计。因此，只有单光子输入的玻色子采样从未实现过。在这里，我们报告了一个玻色子采样设备操作与一个明亮的固态源的单光子福克态与高光子数纯度：从一个有效的和确定性的量子点微柱系统的发射被解复用成三个部分不可区分的单光子，单光子纯度$1{-}g^{(2)}(0)$的$0.990{\pm}0.001$，在线性光学网络中的干扰。我们的解复用源比基于自发参数下转换的当前预示的多光子源的效率高出一到两个数量级，使我们能够比以前的等效实现更快地完成BosonSampling实验。
2017-03-29 quant-ph
Radio frequency occupancy state control of a single nanowire quantum dot
利用表面声波对单个异质结构量子点的激子占据态进行动态编程。量子点由嵌入GaAs-AlGaAs核-壳纳米线的AlGaAs壳中的GaAs QW的界面或厚度波动形成。当我们调整载流子在声学周期中光生的时间时，我们发现中性和带负电荷的激子的明显强度振荡。在高的声功率水平下，这些振荡变得与噪声相关，这使得能够对点的电荷配置、发射强度和发射波长进行直接声学编程。数值模拟证实，所观察到的调制产生的电子和电子空穴对浓度的量子点的位置从声学控制的调制。
2014-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A solid-state entangled photon pair source with high brightness and indistinguishability
高质量纠缠光子对的产生一直是现代量子通信和量子计算的一个重要目标。迄今为止，最广泛使用的纠缠光子对是由自发参量下转换产生的，这是一个本质上具有概率性的过程，因此属于低对产生率的范围。相比之下，半导体量子点可以通过级联辐射衰减过程生成触发的纠缠光子对，并且不会受到源亮度和多对生成之间的任何基本权衡的影响。然而，同时具有高的光子提取效率，高程度的纠缠保真度和光子不可逆性的源尚未报道。在这里，我们提出了一个纠缠光子对源，具有高亮度和不可分辨性，通过确定性地嵌入GaAs量子点的宽带光子纳米结构，使Purcell增强发射。我们的源产生纠缠光子对，记录对收集概率高达0.65（4）（单光子提取效率为0.85（3）），纠缠保真度为0.88（2），不可逆性为0.901（3）和0.903（3），这立即为推进量子光子技术创造了机会。
2019-03-04 quant-ph
Quantum repeaters based on individual electron spins and nuclear-spin-ensemble memories in quantum dots
受最近量子点核自旋控制和操纵的发展的启发，我们提出了一个量子中继器方案，该方案结合了单个量子点电子自旋和核自旋系综，分别作为自旋光子接口和量子存储器。我们考虑使用低应变量子点嵌入高协同光学微腔。量子点核自旋系综允许纠缠态的长期存储，并且使用腔辅助门来执行预示的纠缠交换。我们强调了实现我们的量子中继器方案所需的量子点技术的进展，该方案承诺在长距离上建立高保真纠缠，其分布速率超过光子的直接传输。
2021-10-26 quant-ph
Entangling photons using a charged quantum dot in a microcavity
提出了两种利用微腔中带电量子点中的单电子自旋产生光子极化纠缠的新方案。一种方案是通过纠缠的远程电子自旋，然后是带负电荷的激子发射，另一种方案是通过单电子自旋，然后是自旋状态测量。这两个方案都是基于巨圆双折射和巨法拉第旋转引起的单电子自旋在微腔。我们的方案是确定性的，可以产生任意数量的多光子纠缠。按照类似的程序，光子自旋量子接口的计划提出。
2007-11-09 quant-ph
Coupling an electron spin in a semiconductor quantum dot to an optical nano-cavity
我们提出了一个方案，有效地耦合一个单一的量子点电子自旋的光学纳米腔，这使我们能够同时受益于腔作为一个有效的光子接口，以及执行高保真度（近100%）自旋初始化和操纵体半导体实现。此外，腔的存在加速自旋初始化过程超过GHz。
2013-04-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Zeno effect under continuous spin noise measurement in a quantum dot-micropillar cavity
从理论上描述了微柱腔中带电量子点所代表的自旋-光子界面中的量子Zeno效应。该系统中的电子自旋与透射光子的偏振态纠缠在一起，它们的连续探测导致电子自旋在外磁场中的进动变慢，并引起自旋弛豫。得到了自旋测量速率的微观表达式，并计算了自旋噪声的二阶和四阶关联函数，证明了量子Zeno效应对自旋统计的影响.我们证明，自旋测量的量子极限可以达到任何探测频率使用零差非爆破自旋测量，这最大化的量子信息增益率。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Direct Excitation of a Single Quantum Dot with Cavity-SPDC Photons
产生模式工程单光子以与不同量子系统接口的能力对于构建量子网络是重要的。在这里，我们报告的产生的脉冲，预示着单光子源的子GHz的光谱带宽耦合到砷化铟量子点中心在942 nm。该源是用嵌入在半共焦光学腔中的II型PPKTP下转换晶体构建的，并用76 MHz重复率脉冲激光泵浦，以发射与单个量子点共振的共线偏振相关光子对。为了证明直接耦合，我们使用模式工程腔-SPDC单光子源共振激发一个孤立的单个量子点。
2019-05-25 quant-ph
Quantum Interface of an Electron and a Nuclear Ensemble
量子物体系综的相干激发支撑了量子多体现象，并提供了实现量子存储器以存储来自量子比特的信息的机会。到目前为止，单个量子系统（例如量子比特）与这样的系综之间的确定性和相干界面仍然难以捉摸。我们首先利用一个电子将半导体量子点的介观核自旋系综冷却到核边带分辨的状态。然后，我们实现了一个全光学的方法来访问这些单独的量子化的电子-核自旋跃迁。最后，我们进行相干光旋转的一个单一的集体核自旋激发对应的自旋波称为核磁振子。这些结果构成了每个量子点自旋量子位的专用本地存储器的构建模块，并为隔离多体系统的量子态工程提供了固态平台。
2018-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spectral properties and control of an exciton trapped in a multi-layered quantum dot
采用高精度变分数值方法研究了自组装多层量子点中单个激子的光谱特性。激子哈密顿量包括在材料界面处由量子点中激子的存在引起的极化电荷的效应。该方法允许在异质结构的界面处相当容易地实现匹配条件。数值方法还提供了精确的近似本征函数，使研究的激子本征函数的电子和空穴状态的可分性。总波函数的可分性或纠缠度可以更好地理解激子的光谱性质，特别是，当光谱的微扰理论计算是相当正确或不正确时，可以提供一些光。最后，利用近似谱和本征函数，分析了外加驱动场时激子波函数的受控时间演化。据发现，它是可能的，以获得皮秒和亚皮秒控制的激子的两个特定的状态之间的振荡与一个相当低的泄漏的概率到其他激子状态，并与一个简单的脉冲形状。
2014-12-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron scattering of mass-inverted in graphene quantum dots
研究了静电势作用下质量反转的圆形石墨烯量子点的狄拉克电子散射。得到的解决方案的能量谱被用来确定在两个区域的界面处的散射系数。使用大参数的渐近解，我们明确地确定了反射电流密度和散射效率的径向分量。研究发现，除了量子点内部的质量项外，外部质量项的存在强烈地影响电子的散射。特别是，非零平方模的散射系数被发现在零能量。
2022-02-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental reconstruction of the few-photon nonlinear scattering matrix from a single quantum dot in a nanophotonic waveguide
相干光子-发射极界面提供了一种介导有效的非线性光子-光子相互作用的方法，这对于量子信息处理是非常需要的。在这里，我们实验研究的情况下，一个两级发射器，一个量子点，耦合到一个单一的光学模式的纳米光子波导。我们进行了少光子输运实验，并记录了光的统计数据，以重建1-和2-光子分量的散射矩阵元。这对包含丰富多体物理的复杂非线性光子相互作用提供了直接的认识。
2021-01-14 quant-ph
Deterministic generation of entangled photonic cluster states from quantum dot molecules
光子团簇态的成功产生是实现基于测量的量子计算和量子网络协议的关键步骤。已经提出了几种从不同的固态发射体产生这种纠缠态的方案。这些协议中的每一个在概念和实现方面都有自己的挑战。在这项工作中，我们提出了确定性的产生这些光子团簇态的自旋光子接口的基础上托管在一个量子点分子的空穴自旋量子比特。我们的协议解决了许多现有的建议的困难，并铺平了道路，实验上可行的实现高度纠缠的多量子比特光子态的高生产率。
2022-06-08 quant-ph
Gate control of spin dynamics in III-V semiconductor quantum dots
我们发现，即使在没有波函数穿透势垒的情况下，异质结量子点的g因子和自旋翻转时间T_{1}对能带弯曲界面电场也非常敏感。当电场为10^{5} V/cm量级时，g和T_{1}对由Rashba和Dresselhaus自旋轨道相互作用之间的相互作用产生的点半径和磁场表现出高灵敏度。这一结果为量子点自旋量子计算机的设计开辟了新的可能性，其中g因子和T_{1}可以通过外部门操纵自旋轨道耦合来设计。
2003-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum dot technology for quantum repeaters: from entangled photon generation towards the integration with quantum memories
实现功能化的量子中继器是长距离量子通信的主要研究目标之一。在所遵循的不同方法中，依赖于与确定性量子发射器接口的量子存储器的方法被认为是最有前途的解决方案之一。在这项工作中，我们专注于基于存储器的量子中继方案，依赖于半导体量子点的偏振纠缠光子的产生。通过与光子源效率相关的最相关的品质因数，我们选择了制造，加工和调谐技术的重大发展，旨在将高度纠缠与按需对生成相结合，特别关注GaAs系统的代表性案例中取得的进展。我们继续提供与量子存储器集成的观点，既突出了自然-人工原子界面的初步工作，又评论了波长，带宽和噪声要求方面目前可用的和潜在可行的存储器解决方案的广泛选择。为了完成概述，我们还介绍了最近使用量子点实现的基于纠缠的量子通信协议，并强调了实现实际量子网络的未来挑战。
2021-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin relaxation of a donor electron coupled to interface states
硅施主原子中的电子自旋量子比特由于其较长的相干时间而成为量子信息处理的一个有希望的候选者。为了用单电子晶体管感测，施主原子通常位于界面附近，其中施主态可以与界面态耦合。在这里，我们研究了声子辅助自旋弛豫机制时，施主耦合到限制（量子点样）界面态。我们发现塞曼相互作用和自旋-轨道相互作用都可以杂化自旋和轨道态，除了体施主或量子点的自旋弛豫之外，每一个都有助于声子辅助的自旋弛豫。当外加磁场$B$较弱时（与轨道间距相比），声子辅助自旋弛豫表现出$B^5$依赖性。我们发现，由于轨道态与相反自旋的强杂化，在$B$依赖和失谐依赖的自旋弛豫中存在峰（热点）。我们还发现自旋弛豫下降（冷点），由于不同的弛豫通道的干扰。自旋弛豫热点附近的量子比特操作可用于快速自旋初始化，而冷点附近的量子比特操作可用于在自旋量子比特的转移期间保存量子信息。
2018-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Compact Quantum Dot Models for Analog Microwave co-Simulation
本文提出面向量子点系统的 Verilog-A 紧凑模型，可在 Cadence Spectre 等标准电路仿真器中复现相干量子行为，实现量子-经典混合电路的协同仿真与优化。
2025-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement based Controlled Not gate for topological qubits in a Majorana fermion quantum-dot hybrid system
提出了一种在量子点-马约拉纳-费米子混合系统中实现拓扑量子比特的受控非门的方案。量子信息被编码在马约拉纳费米子对上，马约拉纳费米子存在于沉积在s波超导体上的量子纳米线的拓扑平凡和非平凡部分之间的界面上。一个基于测量的双量子位受控非门是在量子点辅助的奇偶测量的帮助下产生的，然后是指定的单量子位门。通过Aharonov-Casher效应实现了对量子点和拓扑量子比特的奇偶性测量。
2013-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Energy Levels of Gapped Graphene Quantum Dot in Magnetic Field
我们研究了在存在能隙的情况下，被无限大石墨烯片包围的石墨烯磁性量子点中载流子的能级。利用量子点界面的边界条件，得到了$K$和$K'$谷的本征旋量和相应的能级.数值研究表明，在适当的物理参数条件下，能级具有对称性和反对称性。我们发现，根据角动量为零或非零，径向几率可以是对称的或反对称的。最后，我们表明，一个能隙的应用程序减少了电子密度的量子点，这表明一个临时的电子捕获。
2020-08-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
