Numerical optimization of the extraction efficiency of a quantum-dot based single-photon emitter into a single-mode fiber
我们提出了一种数值方法，用于精确和有效地模拟强局域光源，如量子点，嵌入在介电微光学结构。我们应用该方法，以优化光子提取效率的单光子发射器的量子点嵌入到一个多层堆叠进一步的横向结构。此外，我们提出的方法来研究的鲁棒性的提取效率相对于制造误差和缺陷。
2018-03-09 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
Entangled microwave photons from quantum dots
我们描述了一种利用一对量子点的带内跃迁产生偏振纠缠微波的机制。这个提议既不依赖于自旋-轨道耦合，也不依赖于对电子-电子相互作用的控制。由外磁场中的轨道自由度得到了微波极化的量子关联。我们计算了微波光子对的纠缠度，并证明了在弱点间耦合的极限下，可以得到最大纠缠的Bell对。
2005-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polarization entangled photons from quantum dots embedded in nanowires
我们首次测量了嵌入InP纳米线中的单个InAsP量子点的双激子到基态级联的光子偏振纠缠。我们观察到对参考最大纠缠态的保真度为0.76（2），同时观察到并发度为0.57（6）。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement swapping with energy-polarization entangled photons from quantum dot cascade decay
我们从理论上研究了基于量子点作为纠缠光子对源的纠缠交换过程的效率。影响这种效率的四光子干涉可能受到精细结构分裂和级联光子之间的时间相关性的限制，这提供了哪条路径的信息。光谱不均匀性的影响也被认为是，和一个可能的量子擦除实验的情况下，相同的点进行了讨论。
2014-06-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Eigenvalue decomposition method for photon statistics of frequency filtered fields and its applications to quantum dot emitters
本文提出了一种计算滤频场光子统计的简便方法。这种方法，基于本征值分解的超算子，使我们能够研究光子统计的光谱过滤的各种类型的过滤器，如高斯和矩形过滤器以及洛伦兹过滤器，这是不可能的传统方法的影响。作为一个例子，这种方法被应用到量子点单光子发射器的模拟，其中我们发现过滤器类型的有效选择，以具有纯单光子取决于激发条件，即非相干或相干（和共振）激发。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Symmetric quantum dots as efficient sources of highly entangled photons
理想的纠缠光子对源结合了原子的完美对称性和基于半导体量子点的光源的方便的电触发。我们创造了一个自然对称的量子点级联，它可以根据需要发射高度纠缠的光子对。我们的源由在三角形对称的（111）A表面上自组装的无应变GaAs点组成。发射出的光子强烈地违反了贝尔不等式，并且在没有后选择的情况下显示出对贝尔态的保真度高达86（+-2）%。这一结果是迈向具有高效源的可扩展量子通信应用的重要一步。
2013-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposed Scheme to Generate Bright Entangled Photon Pairs by Application of a Quadrupole Field to a Single Quantum Dot
纠缠光子源是量子光学、量子传感和量子通信的关键。半导体量子点通过双激子-激子级联产生按需纠缠光子对。然而，这对光子在所有方向上各向同性地发射，因此将收集效率限制在百分之几。此外，量子点中的应变和结构不对称性提升了级联中中间激子态的简并度，从而降低了测量的纠缠保真度。本文提出了一种利用四极静电势从半导体量子点中产生纠缠光子对的方法。我们表明，四极电场校正激子波函数的空间不对称性的任何量子点偶极子取向和完全擦除精细结构分裂，而不损害电子和空穴之间的空间重叠。我们的方法与纳米光子结构（如微腔和纳米线）兼容，从而为具有高保真度和收集效率的纠缠光子的确定性来源铺平了道路。
2019-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-chip Hong-Ou-Mandel interference from separate quantum dot emitters in an integrated circuit
可扩展的量子光子技术需要将许多相同的单光子源与芯片上的光子电路进行低损耗集成。相对复杂的量子光子电路已经被证明;然而，迄今为止使用的源依赖于参数下转换。因此，效率和可扩展性本质上受到源的概率性质的限制。基于量子发射体的单光子源没有这种限制，但是在单个电路内的多个发射体的频率匹配仍然是一个挑战。在这项工作中，我们证明了在这方面的一个关键组成部分，在一个完全单片GaAs电路的形式结合两个频率匹配的量子点单光子源互连的低损耗片上分束器通过单模脊波导连接。该设备使我们能够在芯片上进行双光子干涉实验，能见度达到66%，受到发射器相干性的限制。我们的设备可以进一步扩大规模，为增加量子线路的复杂性提供了一条清晰的道路，以实现完全可扩展的集成量子技术。
2023-01-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Multipartite entangled states in coupled quantum dots and cavity-QED
我们研究了微腔中N个量子点系统中多体纠缠态的产生，并通过三种不同的纠缠描述来检验真正多体纠缠的出现.在动力学演化的某些时刻，通过分别将腔场初始制备为相干态的叠加态或具有一个光子的Fock态，可以产生多体纠缠相干激子态或多量子比特$W$态。最后，我们研究了环境对多体纠缠产生的影响，发现纠缠的衰减速率与激子的数目成正比。
2002-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Biexcitons in Coupled Quantum Dots as a Source of Entangled Photons
我们研究了两个隧道耦合半导体量子点中的双激子态，并表明这种系统提供了产生在生产时空间分离的偏振纠缠光子或自旋纠缠电子的可能性。我们区分各种自旋配置和计算的低能量双激子光谱使用海特勒-伦敦近似作为磁场和电场的函数。计算了双激子复合过程中两个光子连续发射的振子强度。量子纠缠的光子极化产生的自旋配置的双激子状态作为一个功能的光子发射角。
2002-05-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Frequency cavity pulling induced by a single semiconductor quantum dot
本文研究了在弱耦合条件下，确定性耦合到受限光模的单个半导体量子点的发光特性。当改变发射器和腔之间的光谱失谐时，腔模发射的强拉、加宽和变窄被证明。理论上考虑了量子点跃迁的声子辅助发射。这些观察突出了一个新的情况腔量子电动力学涉及光谱宽发射器。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Current-injection quantum-entangled-pair emitter using droplet epitaxial quantum dots on GaAs(111)A
单光子源和量子纠缠光子对是量子信息网络中的关键组成部分。在这里，我们演示了电驱动的量子纠缠对的产生使用自然对称的GaAs量子点通过液滴外延生长。在10 K的温度下获得的符合直方图揭示了量子纠缠对的产生，其对Bell对的保真度为0.71 +- 0.015，远远超过了经典极限。发射对的量子性质在高达~65 K的温度下是守恒的，并且基本上受到本点系统中的载流子限制的限制。我们的研究为制备实用的量子纠缠对源提供了指导。
2019-06-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Lifetimes and quantum efficiencies of quantum dots deterministically positioned in photonic-crystal waveguides
将单个发射器与光子纳米结构连接使得能够修改它们的发射特性，例如增强单独的衰减速率或控制发射方向。为了实现完全控制，单个发射器必须确定性地定位在纳米结构中。在这里，我们使用光谱学来获得有关各个量子点的光谱和空间信息，以便将每个发射器定位在光子晶体波导的单元格中的预定位置。根据结构化纳米光子模式内的空间和光谱定位，我们观察到量子点发射可以被抑制或增强。这些结果证明了光子晶体波导控制单光子发射的能力，并且定位量子点的能力对于创建复杂的多发射器量子光子电路将是至关重要的。
2019-09-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Semiconductor quantum dots as an ideal source of polarization entangled photon pairs on-demand: a review
自从第一次发表关于纠缠量子态的论文以来，已经过去了80多年。在这段时间里，怪异的相互作用量子态的概念成为一个新兴的科学领域。在各种实验证明了这种非经典态的存在之后，人们提出了在量子信息科学和技术中利用纠缠的有远见的想法。这些新颖的概念还没有走出实验阶段，主要是因为缺乏合适的、确定性的纠缠量子态源。在众多研究中的系统中，半导体量子点是特别有吸引力的按需单偏振纠缠光子对的发射器。虽然，最初认为量子点必须表现出与固态中存在的许多退相干效应相关的有限程度的纠缠。最近的研究否定了纠缠退化效应不可避免的前提。我们回顾了导致这些重要发现的相关实验，并讨论了预期的量子技术所面临的挑战。
2018-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable deterministic integration of two quantum dots into an on-chip quantum circuit
具有确定性集成量子发射器的集成量子光子电路（IQPC）是可扩展量子信息应用的关键元件，近年来引起了极大的关注。然而，将它们放大到具有多个确定性集成量子发射器的全功能光子电路以产生光子输入态仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，我们报告的单片原型IQPC由两个预先选定的量子点确定性地集成到纳米束腔在2x2多模干涉分束器的输入端口。片上分束器的分束比接近50/50，集成的量子发射器具有高单光子纯度，能够进行片上HBT实验，描绘了确定性的可扩展性。总的来说，这标志着可扩展和功能齐全的IQPC的基石。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strain-free, symmetrical, InGaAs quantum dots as single photon emitters in the telecomC-band
University of Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）
本文设计并制备了无应变的InGaAs量子点，用于在1550 nm波段作为单光子发射器，展示了其高质量和单光子纯度。
2026-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic generation of all-photonic quantum repeaters from solid-state emitters
量子中继器是量子通信网络中的节点，其允许在大距离上可靠地传输纠缠。最近表明，在所谓的图形状态中的高度纠缠光子可以用于全光子量子中继器，与基于原子存储器的中继器相比，其需要的资源少得多。然而，通过成对概率纠缠产生来构建多光子纠缠态的标准方法严重限制了可以创建的状态的大小。在这里，我们提出了一个协议的确定性产生的大光子中继器状态使用量子发射器，如半导体量子点和固体中的缺陷中心。我们发现，任意大的中继状态可以产生仅使用两个耦合的发射器，减少了6个数量级的光子源的必要数量。我们的协议包括一个内置的冗余，这使得它对光子丢失有弹性。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conditions for entangled photon emission from (111)B site-controlled Pyramidal quantum dots
研究了高度对称的位控金字塔结构In 0.25Ga 0.75As量子点。讨论了偏振纠缠光子也可以从与Juska等人（Nat. Phot. 7，527，2013）。此外，解决了纠缠光子发射器的更高密度的一些限制。这些问题包括（1）剩余的小精细结构分裂和（2）在非共振激发条件下的有效QD充电，这大大减少了有用的双激子-激子复合事件的数量。一个可能的解决方案的充电问题的研究，利用双波长激发技术，它允许一个逐步的量子点电荷调谐从强负到正，并最终有效地检测纠缠光子从量子点，这将是无效的，否则在单波长（非共振）激发。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of time-bin entangled photon pairs using a quantum-dot cavity system
提出了一种利用单量子点中的腔辅助受激拉曼绝热通道（STIRAP）实现时间仓纠缠光子对的确定性固态光源的方案。量子点嵌入半导体腔中，两个时间上分离的输入脉冲的相干叠加与腔模的相互作用导致双光子拉曼跃迁，通过双激子-激子级联产生时间仓纠缠光子对。我们表明，所产生的状态的纠缠可以测量使用三重符合检测，纠缠的程度被量化为干涉的可见性。我们还讨论了纯退相对产生的光子对纠缠的影响。明显的干涉可见度值大于$1/\sqrt{2}$的演示在三重符合测量使用实验可实现的参数，从而表明，所产生的光子是适合的应用与贝尔不等式违反和量子密码学。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic graph state generation from quantum dots and color centers for quantum communications
光子的高度纠缠图形态在通用量子计算和量子通信中有应用。在后一种情况下，它们被认为是在量子中继器网络中建立长距离纠缠的关键因素。最近，给出了一种从量子发射体产生重复图态的一般确定性方法。然而，仍然需要一个详细的协议，从现实的系统中产生这样的状态，以指导实验。在这里，我们提供了这样的明确的协议，用于从两种类型的量子发射器生成重复图状态：金刚石中的NV中心和自组装量子点。我们设计的一个关键元素是在发射极和核自旋之间的一个有效的受控Z门，用作辅助量子位。此外，描述了用于使用交换耦合量子点对来产生中继器图形状态的快速协议。我们的重点是在近期的实验可行的现有的实验能力。
2018-08-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Precession of entangled spin and pseudospin in double quantum dots
量子点自旋阀的特征在于交换场，其诱导自旋进动并且即使在没有自旋分裂的情况下也产生电流自旋共振。在双量子点中已经研究了类似的效应，其中轨道自由度，赝自旋，取代了阀配置中的自旋。现在，我们推广这种设置，允许任意自旋和轨道极化的铅，从而获得更丰富的各种电流共振，源于纠缠自旋和赝自旋的进动动力学。我们观察到这两个矢量的退相干，泵和进动，这只能通过也考虑自旋赝自旋的动力学理解的微妙的相互作用。数值结果得到的框架内的广义主方程的cotunneling近似，并补充了一个连贯的顺序隧道模型的分析。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-stimulated Raman emission from a single quantum dot spin
固态量子发射体在量子信息中显示出强大的应用潜力，但是这些发射体的光谱不均匀性构成了重大挑战。我们在腔-量子点系统中通过演示腔受激拉曼自旋翻转发射来解决这个问题。该过程避免了填充发射器的激发态，并产生从激光器拉曼位移并由腔增强的光子。发射是光谱窄的，并且在至少125 GHz的范围内可调谐，这比自然线宽大两个数量级。我们得到的制度，其中的拉曼辐射是自旋相关的，它耦合的光子长寿命的电子自旋量子比特。该过程可以实现在光子晶体量子网络中的不可区分光子和远距离自旋量子比特的确定性纠缠的有效的、可调谐的源。
2014-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonance fluorescence of GaAs quantum dots with near-unity photon indistinguishability
光子量子技术需要可集成的可扩展量子光源，同时按需为最终用户提供单个和纠缠光子。一个有前途的候选人是应变自由GaAs/AlGaAs量子点获得的液滴蚀刻。这种量子点表现出超低的多光子概率和前所未有的光子对纠缠度。然而，与通常研究的通过Stranski-Krastanow模式获得的InGaAs/GaAs量子点不同，迄今为止，已经证明来自这些量子发射体的具有接近统一不可分辨性的光子是难以捉摸的。在这里，我们展示了通过探索脉冲共振荧光从这些量子发射器按需产生近统一的不可区分的光子。考虑到GaAs量子点中激子的固有寿命较短，我们用$V_{raw}=(94.2\pm5.2)\,\%$的原始可见度显示了单光子不可分辨性，而不需要Purcell增强。我们的研究结果代表了GaAs量子点发展的一个里程碑，通过展示最终缺失的属性，阻碍了将这些发射器用作量子通信应用中的关键组件，例如作为量子中继器架构的纠缠源。
2019-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-bin entangled photons from a quantum dot
长距离量子通信是量子信息科学的主要目标之一。利用光子量子态中编码的信息，现有的电信光纤网络可以有效地用作传输介质。为了实现这一目标，需要一个强大的纠缠单光子对源。虽然时间仓纠缠提供了所需的鲁棒性，但由于多对贡献，目前使用的参数下转换源具有有限的性能。我们报道了利用III/V族自组装量子点中的双激子-激子级联实现单时间仓纠缠光子对源。我们通过固有的相位稳定干涉技术分析了所产生的光子对，促进了不间断的长积分时间。我们通过对发射的光子进行量子态层析成像证实了纠缠，其保真度为0.69（3），并发度为0.41（6）。
2014-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of the dark path on quantum dot single photon emitters in small cavities
量子点中的非相干泵浦可以通过两条路径产生双激子态：通过形成亮激子态或暗激子态。后者，暗泵浦，路径示出，以提高双光子同时发射的概率，并因此增加了一个因子$\propto 1/γ_S$的$g^{(2)}(0)$，由于量子点中的慢自旋弛豫速率$γ_S$。暗路径的存在被证明是施加限制的单光子（SP）的发射过程中，特别是在纳米腔表现出大的激子腔耦合和Purcell增强快速量子通信。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
Spin entangled state transfer in quantum dot arrays: Coherent adiabatic and speed-up protocols
量子态的远距离传输是大规模量子信息处理不可缺少的一部分。提出了一种新的方案，利用相干绝热通道从量子点阵列的一边到另一边实现了两电子纠缠态的转移。该协议是介导的脉冲隧道势垒。在第二步中，我们寻求通过捷径加速绝热技术。这显著地减少了操作时间，并且因此最小化了退相干的影响。对于现有技术的固态设备的典型参数，加速协议具有纳秒范围内的操作时间，并且在主要相干性损失开始之前终止。该方案为固态量子信息处理中的纠缠传输提供了一个很有前途的候选方案。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Discrete quantum dot like emitters in monolayer MoSe2: Spatial mapping, Magneto-optics and Charge tuning
过渡金属二硫属化物单层膜如MoSe 2、MoS 2和WSe 2是具有原始光电和自旋谷特性的直接带隙半导体。在这里，我们报告光谱尖锐，空间定位发射单层MoSe 2。我们发现这种量子点样的发射在样品剥离到金基板上，也悬浮薄片。空间映射示出了发射器的位置与薄片中的褶皱（应变区域）的存在之间的相关性。我们调整的发射特性，在磁场和电场施加垂直于单层平面。我们提取的离散发射器的激子g-因子接近-4，在这种材料中的二维激子。在一个电荷可调的样品中，我们记录离散的跳跃在meV规模的电荷被添加到发射极时，改变施加的电压。控制这些量子点状发射体的发射特性为进一步工程化这些原子级薄材料中的轻物质相互作用铺平了道路。
2016-02-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Telecommunication wavelength confined Tamm plasmon structures containing InAs/GaAs quantum dot emitters at room temperature
Quantum Engineering Technology Laboratories, H. H. Wills Physics Laboratory and Department of Electrical and Electronic Engineering, University of Bristol（布里斯托大学量子工程技术实验室、H.H.威尔斯物理实验室和电气电子工程系）；EPSRC National Epitaxy Facility, Centre for Nanoscience and Technology, University of Sheffield（谢菲尔德大学纳米科技中心EPSRC国家外延设施）
本研究展示了一种在室温下通过调节盘直径实现电信波长受限Tamm表面等离子体共振的结构，利用InAs/GaAs量子点显著增强光致发光，为可扩展的量子点电信设备提供新平台。
2019-03-04 cond-mat.mes-hall
SUPER Scheme in Action: Experimental Demonstration of Red-detuned Excitation of a Quantum Dot
对完美单光子源的追求包括找到激发量子发射器的最佳协议。基于最近提出的SUPER（swing-up of quantum emitter population）方案，我们在实验上证明了两个单独都不能产生显著上能级布居的红失谐激光脉冲导致半导体量子点的相干激发.我们的特点，发射的单光子，并表明它们具有可比的共振激发方案下实现的性能。
2022-03-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum cryptography with highly entangled photons from semiconductor quantum dots
最先进的量子密钥分发系统基于BB84协议和由激光器产生的单光子。这些实现遭受范围限制和安全漏洞，这需要昂贵的适应。偏振纠缠光子对的使用基本上简化了安全线程，同时在嵌入量子中继器方案时允许基本上任意的传输距离。半导体量子点即使在最大亮度下也能够以超低的多对发射概率发射高度纠缠的光子对。在这里，我们报告了BBM 92协议的第一个实现，使用量子点源，纠缠保真度高达0.97（1）。为了证明原理，密钥生成是在两座建筑物之间进行的，由350米长的光纤连接，在13小时的时间跨度内，平均密钥速率为135比特/秒，量子比特错误率为0.019，而无需诉诸时间或频率过滤技术。我们的工作证明了量子点作为基于纠缠的量子密钥分发和量子网络光源的可行性。通过将它们嵌入最先进的光子结构中，可以达到Gbit/s范围内的密钥生成速率。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Signatures of the Optical Stark Effect on Entangled Photon Pairs from Resonantly-Pumped Quantum Dots
本研究通过共振泵浦量子点实验，揭示激光诱导 AC-Stark 效应导致发射光谱改变，并随脉冲占比和泵浦功率升高降低纠缠并发度，但仍存在其他限制因素。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electric-field-induced energy tuning of on-demand entangled-photon emission from self-assembled quantum dots
基于量子点的非经典光源的可扩展性依赖于对它们的不同发射能量的控制。电场提供了一种很有前途的途径来调整量子点发射能量通过量子限制斯塔克效应。然而，电场主要用于调节量子点的单光子发射能量，而对纠缠光子发射能量的电控制尚未实现，这对于使用不可区分的纠缠光子构建固态量子中继器至关重要。在这里，我们提出了一种方法来实现电子控制的能量纠缠光子发射的量子点。该装置由一个电可调量子二极管集成到压电致动器。我们发现，通过施加一个垂直的电场，用于消除量子点的精细结构分裂的临界单轴应力可以线性调谐。这允许实现能量可调的纠缠光子发射的触发源，这是迈向固态量子中继器应用的重要一步。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Resonant driving of a single photon emitter embedded in a mechanical oscillator
将微观机械谐振器耦合到纳米级量子系统使得能够经由量子系统控制机械谐振器，反之亦然。耦合通常通过机械谐振器的功能化来实现，但这会导致额外的质量和耗散通道。另一种选择是基于应变的固有耦合。我们在这里采用单片半导体系统。纳米尺度的量子系统是一个量子点;机械谐振器是一个微观喇叭，它同时优化了机械和光子特性。量子点跃迁是共振驱动的。通过共振荧光，我们观察到机械布朗运动，即使在4 K，并证明耦合到不同类型的机械模式。我们确定了一个机械模式的协同比大于1。我们分析表明，位移测量的海森堡极限可以达到与嵌入式两能级系统的情况下，变换有限的光发射器与完美的光子检测。我们认为，操作接近海森堡极限是可以实现的最先进的量子点设备。
2016-08-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum key distribution with entangled photons generated on-demand by a quantum dot
量子密钥分发--依靠量子力学资源交换随机密钥--是安全量子网络的核心特征。基于纠缠的协议提供了额外的安全层，并与量子中继器一起顺利扩展，但对光子源的严格要求使其使用到目前为止。在这种情况下，基于半导体的量子发射器是一种很有前途的解决方案，它可以确保按需生成近单位保真度的纠缠光子，并具有创纪录的低多光子发射，后者可以对抗一些最好的窃听攻击。在这里，我们首先采用一个量子点，实验证明了一个修改后的Ekert量子密钥分发协议与两个量子信道的方法：无论是250米长的单模光纤和自由空间，连接在罗马的Sapienza大学校园内的两栋建筑物。我们的实地研究强调，量子点纠缠光子源已经准备好超越实验室实验，从而为现实生活中的量子通信开辟了道路。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Swing-up dynamics in quantum emitter cavity systems
本研究将SUPER方案扩展到腔中量子点，通过抑制激发周期内光子发射消除再激发，实现高纯度单光子与高纠缠双光子对。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of maximally entangled states in hybrid two quantum dots mediated by a spherical metal nanoparticle driven by external laser field
我们从理论上研究了由两个相互作用的半导体量子点组成的混合系统中量子关联的产生，该混合系统由金属纳米颗粒介导并耦合到外部激光场。除了直接偶极-偶极相互作用外，混合系统中存在的相互作用均采用半经典近似处理。我们报告的纠缠的形成，这给出了纠缠量子关联的信息，连续波和脉冲驱动的应用领域。我们已经发现，对于适当的值的混合系统的物理和几何参数的应用领域可以被调谐产生的量子关联的显着价值，使它们可以在量子信息和计算过程中是有用的。
2017-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of second-order piezoelectricity on electronic and optical properties of $c$-plane In$_{x}$Ga$_{1-x}$N quantum dots: Consequences for long wavelength emitters
在这项工作中，我们提出了一个详细的分析的二阶压电效应在$c$平面在$_{x}$ Ga $_{1-x}$ N/GAN量子点和其后果的电子和光学性质的这些系统。特别注意增加In含量$x$对结果的影响。我们发现，在一般情况下，二阶压电效应导致的静电内建场的增加。此外，我们的研究结果表明，对于一个在含量$\geq$ 30\%，这种增加的内置字段上的发射波长和辐射寿命有显着的影响。例如，在40\%的In，辐射寿命的两倍以上时，考虑到二阶压电。计算结果表明，在设计和描述高In含量的$c$平面In $_{x}$ Ga $_{1-x}$ N/GAN量子点发光体时，二阶压电效应不可忽略.
2017-08-11 cond-mat.mes-hall
Generation and dynamics of entangled fermion-photon-phonon states in nanocavities
我们发展了描述费米量子发射体与纳米腔中的量子化电磁场和量子化声子或机械振动模耦合的纠缠量子态的形成和演化的解析理论。该理论适用于广泛的腔量子光学力学问题和新兴的等离子体纳米腔耦合到单分子和其他量子发射器的研究。在耦合系统的参量共振附近实现了三态纠缠的最佳条件。该模型包括退相干效应由于耦合的费米子，光子和声子子系统的耗散水库内的随机演化方法，这是来自海森堡-朗之万形式主义。我们的理论提供了量子态和观测量随时间演化的解析表达式，以及发射光谱。分析了经典声泵浦的极限以及参量单光子共振和标准单光子共振之间的相互作用。
2020-07-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-tomography of entangled photon pairs by quantum-dot cascade decay
我们计算了半导体量子点双激子级联衰变产生的偏振纠缠光子对的同时纠缠度。我们展示了腔诱导的光子速率发射的增加如何减少点退相和激子精细结构的不利影响。然而，强大的点腔耦合和有限的检测效率，以减少所需的级联衰减的相关性相对于竞争过程。这影响了纠缠光子对源的优点，超出了量子层析成像的估计。
2006-06-12 cond-mat.mes-hall
Distilling one, two and entangled pairs of photons from a quantum dot with cavity QED effects and spectral filtering
量子点可以用作单光子和双光子态以及偏振纠缠光子对的源。从频率分辨双光子关联的角度研究了这些态的发射。这些来自点发射的光谱过滤，这可以通过使用腔或通过在检测器之前放置多个干涉滤光片来实现。这些不同选项的组合用于在“蒸馏”过程中迭代地精炼发射，并达到具有高纯度的高度相关状态。所谓的“蛙跳过程”，其中系统经历了一个直接的双激子状态的基态的直接发射的两个光子的直接过渡，被证明是中央的量子特性，这样的来源。最佳配置被挑出来的全球理论图片，统一的各种制度的操作。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Large-Range Frequency Tuning of a Narrow-Linewidth Quantum Emitter
半导体量子点单光子源和铷量子存储器的混合系统代表了未来光子量子中继器的有前途的架构。关键的挑战之一在于使量子点的发射频率与铷原子的跃迁频率相匹配，同时保持相关的发射特性。在这里，我们演示了从窄线宽（接近变换极限）量子点发射的双向频率调谐。频率调谐是基于压电应变放大装置，它可以施加显着的应力厚散装样品。诱导的应变使量子点的发射频率在$1.15\ \text{THz}$的总范围内偏移，大约比其线宽大三个数量级。在整个调谐过程中，量子点的光谱特性和其单光子发射特性都被保留。我们的研究结果表明，外部应力可以作为一个有前途的工具，可逆的高品质量子点的频率调谐和铺平了波走向实现量子点-铷原子接口的量子网络。
2020-08-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Cooper-pair based photon entanglement without isolated emitters
提出了一种基于半导体中的库珀对发光的有效产生纠缠光子的新方法，该方法不需要单个原子或量子点等孤立的发射体。我们表明，在体材料中，电子自旋纠缠在库珀对不应该被期望转化为纯纠缠光子，尽管选择规则，由于混合引入轻空穴重空穴简并。然而，半导体量子阱消除了这种简并性，允许在简单的电驱动结构中有效地产生光子纠缠，利用超导宏观相干性。在库珀对发光中，两个电子态的二级衰减没有留下哪条路径的信息，导致两条路径之间的完美相干，因此原则上，完美纠缠。我们计算了纠缠光子态的纯度，发现纠缠光子态的纯度随着光-空穴-重-空穴能量分裂的增大和温度的降低而增大。这些结果为固体中光-物质相互作用提供了新的见解，并使基于物质凝聚体的新型量子光子学得以实现。
2013-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient room-temperature light-emitters based on partly amorphised Ge quantum dots in crystalline Si
与标准Si集成技术（SIT）兼容的半导体光发射器对于克服微电子器件1-3的操作速度的限制特别感兴趣。基于IV族元素的光源将是SIT兼容的，但是遭受体Si和Ge的不良光电性质。在这里，我们表明，外延生长的Ge量子点（QD）在一个完全相干的硅矩阵显示非凡的光学性能，如果部分非晶的Ge离子轰击（GIB）。GIB-QD表现出准直接带隙，并显示，与传统的SiGe纳米结构相比，几乎没有热猝灭的光致发光（PL）的室温（RT）。具有嵌入式GIB-QD的微盘谐振器表现出阈值行为和积分PL强度（IPL）随着激发功率Pexc的增加而超线性增加，这表明在完全SIT兼容的IV族纳米系统中通过受激发射进行光放大。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall
Super-radiant emission from quantum dots in a nanophotonic waveguide
未来可扩展的光子量子信息处理依赖于将多个相互作用的量子发射器集成到单个芯片中的能力。量子点提供了理想的片上量子光源。然而，实现芯片上多个量子点之间的量子相互作用是一项具有挑战性的任务，由于其频率和位置的随机性，需要本地调谐技术和远程量子相互作用。在这里，我们展示了纳米光子波导上遥远的两个量子点之间的量子相互作用。我们通过将量子点集成到纳米光子波导的相同光学模式来实现光子介导的远程相互作用，并通过将片上热调谐器结合来克服光谱失配。我们观察到它们的量子相互作用的超辐射发射的形式，其中两个点集体发射速度比每个点单独。从集成的量子发射器产生超辐射发射可以使紧凑的芯片集成的光子结构表现出长程量子相互作用。因此，这些结果代表了朝着建立由半导体芯片上的多个相互作用的量子发射器组成的光子量子信息处理器迈出的重要一步。
2018-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Interaction effects and charge quantization in single-particle quantum dot emitters
我们讨论了一个理论模型的按需单粒子发射器，采用量子点，附加到一个整数或分数量子霍尔边缘状态。通过一个精确的映射到自旋玻色子问题的模型，我们表明，库仑点和手性量子霍尔边缘状态之间的相互作用，不可避免地在这种设置，导致在发射波包的精确电荷量子化的破坏。我们的研究结果对这种设置作为量子化电荷脉冲的单粒子源的可行性提出了质疑。我们进一步展示了如何使用自旋玻色子主方程的方法来明确计算电流脉冲形状在这个设置。
2019-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el hep-th
Spin-entangled currents created by a triple quantum dot
我们提出了一个简单的设置三个耦合的量子点在库仑阻塞制度作为一个源的空间分离的电流的自旋纠缠电子。纠缠起源于具有偶数个电子的量子点的单重基态。为了在电子对提取到漏极引线期间保持电子对的纠缠，电子通过次级点传输。这通过能量失配防止了单电子输运，而联合输运通过总的双电子能量守恒而共振增强。
2002-05-27 cond-mat.mes-hall
Controlling the gain contribution of background emitters in few-quantum-dot microlasers
我们提供了实验和理论上的见解单发射激光效应下的量子点（QD）微激光器的非共振离散增益中心提供的背景增益的受控变化。为此，我们应用了先进的双色激发概念，其中非共振量子点的背景增益贡献可以通过精确平衡在不同波长发射的两个激光器的相对激发功率来连续调谐。以这种方式，通过选择性地激发单个谐振QD和非谐振QD，我们识别出不同的单QD签名的激射特性，并区分单个谐振发射器和可计数数量的非谐振背景发射器对微激光器的光输出的增益贡献。我们解决的重要问题是否单量子点激光是可行的实验系统，并表明，对于所研究的微激光器，单量子点增益需要支持的背景增益贡献的非共振量子点，以达到过渡到激光。有趣的是，虽然单个QD不能驱动所研究的微柱进入激光，但其对发射的相对贡献可以高达70%，并且它在低于阈值的中间激发机制中主导发射光子的统计。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall
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
Improving indistinguishability of single photons from colloidal quantum dots using nanocavities
胶体量子点由于其稳健的合成过程和与纳米光子平台的直接集成而作为量子发射器获得了积极的研究兴趣。然而，在室温下从胶体量子点获得不可区分的光子从根本上是具有挑战性的，因为它们遭受极大的失相速率。在这里，我们提出了一种实验上可行的方法，从非相干泵浦的溶液处理的胶体量子点耦合到一个系统的纳米腔获得不可分辨的单光子。我们表明，通过将胶体量子点耦合到一对氮化硅腔中，我们可以从胶体量子点获得与其他主要量子发射体（如缺陷中心和自组装量子点）相当的单光子源性能。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Effect of phonon coupling on the generated entangled states of photons from a single quantum dot embedded inside a microcavity
讨论了两个光子的两种纠缠态的产生--光子数和偏振纠缠态和偏振和频率纠缠态。我们考虑一个量子点与一个双模腔场在强耦合区的耦合。我们分析了激子-声子耦合对纠缠态纠缠度的影响。我们发现，对于这两个国家的并发是最大的激子态之间的各向异性能隙的情况下，并保持不变的激子-声子耦合的存在。然而，对于有限的各向异性能隙，随着声子池温度的升高，共存性降低。
2018-12-29 cond-mat.mes-hall
Color-Tunable Mixed-Cation Perovskite Single Photon Emitters
用于高速率量子密钥分发的诸如波分复用（WDM）的量子光子学技术需要窄带的、光谱可调谐的单光子发射器。依赖于对外延量子点施加大的机械应变或对2D金属二硫属化物中的色心施加电场和磁场的物理方法提供有限的光谱可调谐性。在这里，我们采用化学方法来合成一系列胶体混合阳离子钙钛矿量子点（$\text{Cs}_{1-x}\text{FA}_{x}\text{PbBr}_3$），其在室温下显示出高度光稳定的，成分可调的单光子发射-在可见波长光谱范围内跨越超过30 nm。我们发现，剪裁的化学计量的有机甲脒（FA）阳离子在全无机铯铅溴化（$\text{CsPbBr}_3$）钙钛矿量子点的电子能带结构失谐，同时保持其优良的单光子发射特性。我们认为，这项工作中研究的混合阳离子钙钛矿量子点为实现颜色可调的单光子发射器提供了一个新的平台，可以很容易地集成在各种量子光子器件中。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Engineering of selective carrier injection in patterned arrays of single-quantum-dot entangled photon light-emitting diodes
开发量子技术的可扩展性和铸造兼容性（例如在传统的基于硅的集成计算机处理器中）是当前研究面临的特殊挑战。在这里，我们介绍了一种量子光子技术，有可能实现大规模制造的电驱动源的偏振纠缠光子，具有潜在的编码量子信息的基于光子晶体的，现场控制的，可扩展的阵列。源的设计是基于沿着晶体学方向（111）B在微米尺寸的金字塔形凹槽中生长的量子点，理论上确保量子点的高度对称性-实际明亮纠缠光子发射的条件。在这些非平面结构中的选择性电注入方案允许获得高密度的发光二极管，其中一些产生纠缠光子对也违反贝尔不等式。与半导体制造技术的兼容性、良好的再现性和位置控制使得这些器件成为用于量子信息处理的集成光子电路的有吸引力的候选者。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Spin entangled two-particle dark state in quantum transport through coupled quantum dots
我们提出了一个耦合量子点的传输设置，使空间分离的自旋纠缠双电子暗态的创建。通过研究不与电子库耦合的系统哈密顿量，证明了纠缠输运暗态的存在。在输运机制中，对应于单重态的纠缠暗态与对应于三重态的混合物的暗态相比具有强烈增强的Fano因子。此外，我们还计算了占据电子的纠缠度，以显示在输运状态下的纠缠程度。
2013-01-23 cond-mat.mes-hall
