Stamping single wall nanotubes for circuit quantum electrodynamics
我们报道了一种单壁碳纳米管器件的干法转移技术，该技术允许将它们嵌入到高精细度微波腔中。我们证明了基态电荷读出和约3000的品质因数下降到单光子制度。这种技术允许制造诸如双量子点的设备，其可以有助于实现强自旋光子耦合。它可以很容易地扩展到通用的基于碳纳米管的微波器件。
2014-04-01 cond-mat.mes-hall
Cavity Quantum Electrodynamics with Second-Order Topological Corner State
拓扑光子学为研究腔量子电动力学提供了一种新的研究范式。在这项工作中，我们证明了单量子点和二阶拓扑角态之间的耦合。基于二阶拓扑角态，设计了一种拓扑光子晶体腔，并将其制作成嵌入量子点的GaAs平板。观察到角态和边态共存，具有接近2000的高品质因数。当量子点与角态共振时，光致发光强度和发射速率都得到了增强。这一结果使拓扑学在腔量子电动力学中的应用成为可能，为量子信息处理提供了一种拓扑器件的方法。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling distant resonant exchange qubits via circuit quantum electrodynamics
我们研究了一个由空间分离的共振交换量子比特组成的混合量子系统，定义在三电子半导体三重量子点中，通过超导传输线谐振器耦合。借鉴电路量子电动力学和Hartmann-Hahn双共振技术的方法，我们分析了在色散和共振相互作用机制中实现共振介导的双量子比特纠缠门的三种具体方法。我们计算了纠缠门的量子数以及通过声子的弛豫率，在硅三重点中的共振交换量子位，并表明这样的实现是特别适合于实现强耦合制度。我们的方法结合了硅中编码自旋量子比特的良好相干特性和电路QED系统提供的快速而强大的长程纠缠。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fluid photonic crystal from colloidal quantum dots
我们研究了作用在半导体量子点上的光学力以及力驱动量子点在胶体中的运动。在量子点激子跃迁的光谱范围内，当光子能量接近激子能量时，量子点的极化率急剧增加。它导致梯度和散射对光学力的贡献的共振增加，这使得能够有效地操纵点。我们发现，胶体的光栅导致形成的流体光子晶体的空间周期性循环通量和密度的点。半导体量子点的显著共振介电响应使得能够分离具有不同激子频率的量子点。
2017-10-17 cond-mat.mes-hall
Single Photon Near Field Emission and Revival in Quantum Dots
耦合到量子点的电子态的光子的自发发射的模型对于理解应用于所提出的固态量子计算机、单光子发射器和单光子检测器的电介质中的量子相互作用是重要的。传统上，光子发射的特征寿命是在Weisskopf-Wigner近似下建模的。本文在Weisskopf-Wigner近似下，模拟了量子点的激发态光子的完全量子化自发发射，包括近场效应。我们建议使用离散的中心差分近似来描述单光子状态通过单光子运营商在3+1维。我们在这里进一步表明，可以从传统的电动力学和量子电动力学的描述，在电场和磁场的光子波函数和它的运营商使用狄拉克方程的单光子的传播。
2010-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconductor-semiconductor hybrid cavity quantum electrodynamics
单粒子水平的光-物质相互作用通常在原子、分子和光学物理的背景下进行探索。量子信息科学的最新进展使人们有可能探索超导腔中捕获的光子与超导量子比特之间的相干相互作用。半导体中的自旋可以具有非常长的自旋相干时间，并且可以在硅中被隔离，硅是半导体微电子工业的主力材料。在这里，我们回顾了最近的进展，混合“超半”量子系统相干耦合超导腔半导体量子点。我们首先提出了一个概述的基础物理，支配超导腔，半导体量子点的行为，以及它们的相互作用模式。然后，我们调查在该领域的实验进展，集中在最近的演示腔量子电动力学在强耦合制度与单电荷和单自旋。最后，我们广泛地讨论了未来研究的前景。
2019-05-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Superconducting 180° Hybrid Ring Coupler for circuit Quantum Electrodynamics
超导电路量子电动力学实验与传播微波需要设备作为分束器。采用硅衬底和蓝宝石衬底上的铌薄膜制作了中心频率为6 GHz的超导180°微带混合环形耦合器。对于耦合和隔离的幅度，我们发现在2GHz的带宽中分别为-3.5+/-0.5dB和至少-15dB。我们还研究了反射的效果在超导体正常导体接触的低温激光扫描显微镜。我们的测量结果表明，我们的混合环非常适合在电路量子电动力学实验芯片上的应用。
2010-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Epitaxial lift-off for solid-state cavity quantum electrodynamics
我们提出了一种新的方法，将自组装的量子点到Fabry-Pérot-like微腔。由此，外延去除包含量子点的3 $λ$ /4 GaAs层，并通过范德华键合将其附接到微腔镜之一。我们达到了高达4,100的精细度，这种配置受到介质镜反射率的限制，而不是受到半导体-镜界面处散射的限制，表明外延剥离过程是固态腔量子电动力学的一个有前途的过程。作为在这个方向上的第一步，我们证明了一个明确的腔量子点相互作用在弱耦合制度与Purcell因子在3的顺序。通过珀塞尔因子的耦合强度的估计表明，我们接近强耦合制度。
2015-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Charge Sensing in Intrinsic Silicon Quantum Dots
我们报道了用硅单电子晶体管作为静电计在硅量子点上进行的电荷传感测量。这些器件是使用表面栅极在体硅中静电形成的。我们发现，作为一个额外的电子被添加到量子点，电荷感应上的SET约0.2 e。这些测量是在多电子状态下进行的，在这种情况下，我们可以计算出量子点上超过20个电荷的增加。
2010-02-11 cond-mat.mes-hall
Highly indistinguishable single photons from incoherently and coherently excited GaAs quantum dots
半导体量子点正朝着光子量子技术的苛刻要求汇聚。在不同的系统中，尺寸超过自由激子玻尔半径的量子点由于其高振子强度而具有吸引力。虽然这个属性已经收到了很多关注的上下文中的腔量子电动力学，鲜为人知的是这样的点连续发射的单光子的不可压缩性的程度和适当的激发方案，以实现高不可压缩性。一个突出的例子是通过局部液滴蚀刻获得的GaAs量子点，其最近优于其他系统作为纠缠光子对的触发源。在这些点上，我们比较了不同的单光子激发机制，我们发现（i）一个“声子瓶颈”和通过激发态的常规激发和（ii）光子不可逆性差90%以上的严格共振和非相干声学和光学声子辅助激发。在这些激发方案中，光学声子辅助激发能够实现直接的激光抑制，而不会对源亮度以及高光子不可逆性造成损害。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall
Control of Dephasing and Phonon Emission in Coupled Quantum Dots
我们预测，通过嵌入纳米尺寸半导体板中的双量子点量子比特，作为声子腔，可以在非线性电子流中检测到声子子带量子化。对于特定值的点级分裂$Δ$，压电或变形势散射要么大幅减少相比，散装的情况下，或强烈增强由于声子范霍夫奇点。通过经由栅极电压调谐$Δ$，可以控制失相，或者强烈地增加到具有特征角分布的声子模式的发射。
2002-04-20 cond-mat.mes-hall
Exciton dynamics in GaAs/(Al,Ga)As core-shell nanowires with shell quantum dots
利用连续波和时间分辨光致发光光谱和光致发光激发光谱研究了GaAs/（Al，Ga）As核壳纳米线中激子的动力学行为。纳米线壳层中Al的强烈偏析导致了富Ga夹杂物的形成。在10 K下，观察到与这些壳量子点相关的强发光。壳层量子点中激子的平均辐射寿命为1.7ns。我们发现激子可以隧穿到邻近的壳层量子点和非辐射点缺陷。我们调查的动态变化的载流子在壳随着温度的升高，特别强调的载体从壳的纳米线的核心转移。最后，我们讨论了载体本地化的基础研究和光电应用的基础上的核-壳III-As纳米线的（Al，Ga）As壳的影响。
2016-08-04 cond-mat.mes-hall
Minimal Self-Contained Quantum Refrigeration Machine Based on Four Quantum Dots
我们提出了一种基于四个量子点排列在一个正方形的配置，在接触尽可能多的热库的电子量子制冷机的理论研究。我们表明，该系统实现了基本的最小机制作为一个独立的量子制冷机，通过演示从最冷的水库和附近的量子点的冷却热提取。
2013-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electronic Excited States in Bilayer Graphene Double Quantum Dots
我们报道了双层石墨烯双量子点器件的隧道光谱实验，该器件可以通过全石墨烯横向栅极进行调谐。两个量子点的直径约为50 nm，作为隧道势垒的收缩宽度为30 nm。双量子点的特征在于20 meV量级的附加能量。电荷稳定性图使我们能够研究可调的点间耦合能量以及在一个大的能量范围内的一些单独的三相点上的电子激发态的光谱。在较宽的能量范围内获得的1.75 meV的恒定能级间距与双层石墨烯量子点中预期的单粒子能量间距非常一致。最后，我们研究了电子激发态在平行磁场中的演化。
2013-03-18 cond-mat.mes-hall
Quantum optics and cavity QED with quantum dots in photonic crystals
本章主要研究半导体量子点在光子晶体腔中的外延生长量子光学。首先，我们将简要介绍光子晶体和量子点，然后介绍腔量子电动力学（QED）效应，特别强调在量子点-光子晶体平台上演示这些效应。最后，我们将重点讨论这种腔QED效应的应用。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Probing two driven double quantum dots strongly coupled to a cavity
本研究针对超出色散耦合区的受驱混合cQED系统，提出将腔纳入受驱系统的理论，可复现单/双DQD-腔的实验现象，为强耦合多量子比特Floquet态研究及强驱动混合系统理解提供新路径。
2022-12-20 cond-mat.mes-hall
Coupling two distant double quantum dots to a microwave resonator
随着电路量子电动力学（cQED）架构的最新进展，将纳米器件耦合到微波谐振器的混合系统得到了迅速发展。在这里，我们报告的实验演示两个石墨烯双量子点（DQD）耦合超过60 μm的距离，通过微波谐振器。我们联合测量两个DQD到谐振腔的耦合，这导致谐振腔反射振幅在两个DQD的简并点附近的非线性响应。这一现象可以用Tavis-Cummings（T-C）模型来解释。我们通过测量两个DQD中的DC电流之间的相关性来进一步表征这种非局部耦合。观察到这种相关性强烈依赖于谐振器中的平均光子数。我们的研究结果探索了电子输运中的T-C物理，也有助于研究非局域输运和远程电子纠缠的未来实现。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall
Impact of electron-phonon interactions on quantum-dot cavity quantum electrodynamics
光子纳米腔中的半导体量子点（QD）为量子信息处理和腔量子电动力学（QED）提供了单片的、鲁棒的平台。这种固态腔QED系统的一个固有特征是电子-声子相互作用的存在，这使这些系统与传统的原子腔QED区别开来。了解电子-声子相互作用对这些系统的影响对于控制和利用它们所展示的丰富物理学是必不可少的。在这里，我们研究了电子-声子相互作用对基于量子点的腔QED系统的影响。当量子点和腔处于非共振状态时，我们观察到声子辅助的腔模辐射，它强烈依赖于温度和腔失谐量。当它们共振时，我们观察到一个不对称的真空拉比双重态，其分裂随温度的升高而变窄。这些实验观察可以很好地再现使用腔QED模型，包括电子-声学-声子相互作用。我们的工作提供了重要的，但迄今为止知之甚少的机制，非共振量子点腔耦合和各种腔QED系统的物理利用发射耦合到声子，如氮空位中心在金刚石和胶体纳米晶体。
2009-08-06 cond-mat.mes-hall
Lifting the Franck-Condon blockade in driven quantum dots
量子点中的电子-振子耦合可以导致在顺序隧穿机制中的平均电流的强烈抑制。这种效应被称为Franck-Condon阻塞，并且可以追溯到具有不同电子数的振子状态之间的重叠积分，该重叠积分对于大的电子-振子耦合强度变得指数地小。在这里，我们调查的影响，依赖于时间的驱动器上的这种现象，特别是作用于电子点水平的振荡栅极电压的效果。我们采用两种不同的方法：基于非平衡Keldysh格林函数的微扰理论和Born-Markov近似的主方程。在这两种情况下，我们发现驱动器可以通过激发振动子来解除封锁。因此，平均电流的相对变化随驱动强度呈指数增长。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall
Orbital Tuning of Tunnel Coupling in InAs/InP Nanowire Quantum Dots
我们报告的结果在InAs/InP纳米线量子点的势垒透明度通过静电控制设备的电子状态的控制。最近的工作表明，在这类器件中的势垒透明度显示出一个总的趋势，只是取决于被困电子的总轨道能量。我们发现，在相对较低的填充数，而控制的电子轨道的轴向配置的隧穿率观察到一个质的不同的制度。传输率与填充的进一步修改通过作用于径向配置的轨道通过静电门控，和屏障透明度的各种轨道被发现从数值模拟中预期的那样演变。利用这种机制，以实现一个控制连续调谐的隧道速率的个人库仑阻塞共振的可能性进行了讨论。
2020-02-01 cond-mat.mes-hall
Magnetic properties of a cavity-embedded square lattice of quantum dots or antidots
本研究利用量子电动力学密度泛函理论，研究远红外腔光子场对量子点/反点正方晶格磁性质的影响，揭示了腔场的非平凡效应及晶胞电子数的关键作用。
2023-06-11 cond-mat.mes-hall
Continuously Tunable Charge in Andreev Quantum Dots
我们发现，一个量子点通过隧道势垒连接到超导导线陷阱连续可调，因此分数电荷。岛上的部分电荷是由于粒子-空穴对称性破缺，并且可以通过作用于点的栅极电势或通过岛上的相位差的变化来调节。我们确定的基态，平衡和激发电荷，并展示如何在实验中确定这些数量。
2007-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Electroluminescence caused by the transport of interacting electrons through parallel quantum dots in a photon cavity
我们表明，拉比分裂的强相互作用的电子在平行的量子点嵌入在一个短的量子线放置在光子腔中的状态可以产生的对位或dia-magnetic的电子-光子相互作用时，系统的几何形状是适当的占和光子场被调谐接近与电子系统的共振。我们使用这两个共振，探索通过一个和两个电子的基态的系统和其相应的常规和真空electroluminescense作为中央系统的电子传输所造成的电致发光是通过将其耦合到作为电子库的外部引线打开。我们的分析表明，高阶电子-光子过程是必要的，以充分构建腔-光子修饰的电子态需要描述这两种类型的电致发光。
2017-06-12 cond-mat.mes-hall
Quantitative analysis of quantum dot dynamics and emission spectra in cavity quantum electrodynamics
我们提出了失谐相关的光谱和衰减率的测量，以研究嵌入微柱和光子晶体腔中的单量子点的光谱和动力学性质之间的差异。对于微柱腔，动力学很好地描述了耗散Jaynes-Cummings模型，而系统的偏差观察到的发射光谱。光谱的差异归因于其他激子线与腔的耦合以及量子点发射的场朝向检测器的不同传播路径的干扰。相反，有关系统的定量信息可以很容易地从动态测量中提取。在光子晶体腔的情况下，我们观察到一个反交叉的光谱时，通过共振失谐一个单一的量子点，这是强耦合的光谱特征。然而，时间分辨的测量结果表明，实际的耦合强度是显着小于预期的光谱测量和量子点是相当弱的耦合到腔。我们认为，所观察到的拉比分裂是由于其他量子点和/或多激发复合物引起的集体发射效应的腔馈电。
2012-12-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Dots Attached to Ferromagnetic Leads: Exchange Field, Spin Precession, and Kondo Effect
自旋电子器件依赖于自旋极化电子的存在引起的自旋相关的输运行为。另一方面，通过纳米结构的传输由强库仑相互作用主导。我们研究了两个场相交的模型系统，一个附着在铁磁导线上的量子点。铅中的自旋极化和量子点中的强库仑相互作用的组合产生了作用于量子点中的电子自旋的交换场。取决于参数制度，这个交换场是可见的运输无论是通过一个进动的积累点自旋或通过诱导的水平分裂。我们回顾了各种运输制度的情况，并更详细地讨论其中两个。
2004-04-21 cond-mat.mes-hall
Electrostatic control of quantum dot entanglement induced by coupling to external reservoirs
我们提出了一个量子输运实验来制备和测量两个静电定义的量子点之间的电荷纠缠。相干布居捕获，如在腔量子电动力学中实现的，可以通过使用第三个量子点来扮演光学腔的角色来进行。在我们的提议中，一个对量子点来说量子力学上不可区分的泵浦驱动系统进入一个高度纠缠的状态。整个效应可以通过门电位来打开和关闭，从而允许通过简单地测量总电流来进行状态准备和纠缠检测。
2007-10-08 cond-mat.mes-hall
Dispersive detection of single microwave photons with quantum dots
CNR – INO Pitaevskii BEC Center and Dipartimento di Fisica, Università di Trento（意大利特伦托大学物理系及CNR-INO皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（特伦托基础物理与应用研究所（INFN-TIFPA））
该研究提出利用量子点在微波腔体中实现单个微波光子的色散检测，并通过量子级联方法分析其效率与关键参数的关系。
2025-11-24 cond-mat.mes-hall
Braiding Majorana zero modes using quantum dots
我们讨论了耦合到几个单独可调量子点的Kitaev线网络，作为最近关于耦合到承载Majorana零模式的纳米线的量子点的实验的扩展[Deng et al. Science 354 1557（2016）and Deng et al. arXiv：1712.03536（2017）]。该装置具有精确零能量的局部马约拉纳模式，我们表明它们可以通过单独作用于量子点来操纵。通过将三根线排列成三结，可以得到编织过程，并且量子点的电荷读出可以用来揭示Majorana零模的非阿贝尔统计。该设置可以扩大规模，以满足拓扑量子计算的更高级目的。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Intrinsic and doped coupled quantum dots created by local modulation of implantation in a silicon nanowire
我们提出了一个系统的研究各种方法（顶栅，局部掺杂，衬底偏置），以制造和调整多点结构的硅纳米线多栅MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。硅纳米线的载流子浓度分布是控制隧道势垒和单电子岛形成的关键参数。它由纳米线的掺杂分布和施加到顶栅和衬底的电压两者确定。局部掺杂是通过实现多达两个砷注入步骤，结合栅极和氮化物间隔物作为掩模来实现的。我们比较名义上相同的设备与不同的approtations和不同的电压施加到基板上，导致实现的本征和掺杂耦合点结构。我们展示了所有的隧道电阻对电极和点之间的设备，可以独立地调整与控制顶栅包裹硅纳米线。
2011-05-02 cond-mat.mes-hall
Ultrawide-range photon number calibration using a hybrid system combining nano-electromechanics and superconducting circuit quantum electrodynamics
我们提出了一个由超导共面波导谐振器耦合到纳米机械弦和transmon量子比特作为非线性电路元件组成的混合系统。我们进行光谱的transmon量子比特和纳米力学字符串。测量transmon量子比特上的ac-Stark位移以及弦上的机电诱导吸收，使我们能够确定微波谐振器中低功率和高功率状态下的平均光子数。通过这种方式，我们测量的光子数相差高达9个数量级。我们发现使用这两种方法的微波谐振腔中的光子数的校准之间的定量协议。我们的实验证明了超导电路，量子电动力学和纳米电动力学在单个芯片上的成功结合。
2018-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Finite-size version of the excitonic instability in graphene quantum dots
结合Hartree-Fock模拟、精确对角化和微扰计算，研究了石墨烯单层中无无序圆形量子点的基态性质.取Dirac点的参考化学势，研究了N \leq 15个相互作用粒子，其中精细结构常数α表征库仑相互作用.我们探讨了三个不同的理论概念：（i）Sucher的正投影（“无对”）的方法，（ii）一个更一般的哈密顿守恒N和额外的电子-空穴对的数量，和（iii）全量子电动力学（QED）的问题，其中只有N是保守的。我们发现电子-空穴对的产生对α 1很重要。这对应于充满狄拉克海的重建，是一个有限大小的版本的散装激子不稳定性。我们还解决了轨道磁场的影响。
2011-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Charge Number Dependence of the Dephasing Rates of a Graphene Double Quantum Dot in a Circuit QED Architecture
我们使用片上超导谐振器作为灵敏度测量仪，在微波频率下探测石墨烯双量子点的性质。具体来说，我们调查的电路量子电动力学架构中的电荷退相率。退相速率强烈地依赖于点中的电荷数，并且在扩展的电荷数范围内，变化具有四个电荷的周期。虽然退相速率的四倍周期性的确切机制是一个悬而未决的问题，但我们的观察暗示了石墨烯的自旋和谷自由度的四倍简并性。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
Geometric energy transport and refrigeration with driven quantum dots
本文研究了慢驱动单能级量子点中的几何能量输运，该量子点与电子接触弱耦合，具有强的现场相互作用，可以是排斥的，也可以是吸引的。利用最近发现的费米对偶的主方程的演化算子，我们提供紧凑和有见地的分析表达式的能量泵曲率的任何一对驱动参数。这使我们能够系统地识别和解释不同驱动方案的泵浦机制，从而也比较能量和电荷泵浦。我们确定多体相互作用的具体影响，并显示粒子-空穴对称性和费米对偶性如何表现，无论是单独还是组合，作为系统参数对称性的能量泵曲率。在此运输分析的基础上，我们研究了作为热泵或冰箱的驱动点，我们发现现场相互作用的迹象在这些热机的性能中起着至关重要的作用。
2022-06-08 cond-mat.mes-hall
Mapping Image Potential States on Graphene Quantum Dots
利用扫描隧道谱技术，在Ir（111）衬底上的石墨烯量子点上观察到了类自由电子像势态.光谱强烈依赖于纳米结构的大小以及顶部的空间位置，表明横向限制。分析的子结构的第一个状态的空间映射的恒定能量的局域态密度揭示了特征图案的限制状态。最显著的状态不是基态，而是具有在隧穿过程中的局域态密度和平行动量转移的有利组合的激发态。化学门控通过改变局域功函数来调节限制势。我们的实验测定这个功函数允许推导出狄拉克点的相关位移。
2013-06-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Response of Graphene Quantum Dots in the Visible Spectrum: A Combined DFT-QED Approach
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（国家科学研究与技术委员会）；Facultad de Ingeniería-LIDTUA-CIC, Universidad Austral（奥斯特拉尔大学工程学院）；Departamento de Física, Universidad de Buenos Aires and IFIBA（布宜诺斯艾利斯大学物理系）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias Exactas Físico-Químicas y Naturales, Universidad Nacional de Río Cuarto（里奥夸尔托国立大学理学院物理系）
本文结合DFT与QED研究石墨烯量子点的动态特性，通过氢原子饱和边缘模拟多环芳烃，计算其光学特性如跃迁频率、偶极矩、寿命及分子能级人口动态。
2026-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Split-Gate Cavity Coupler for Silicon Circuit Quantum Electrodynamics
最近在硅双量子点（DQD）中实现了电荷-光子和自旋-光子的相干耦合。在这里，我们展示了一个多功能的分裂栅腔耦合器，允许一个以上的DQD耦合到同一个微波腔。作为水平失谐的函数的腔传输的测量产生电荷腔耦合速率$g_c/2π$ = 58 MHz，电荷退相干速率$γ_c/2π$ = 36 MHz，以及腔衰减速率$κ/2π$ = 1.2 MHz。电荷腔耦合率与器件模拟结果吻合较好。我们的耦合技术可以扩展到使多个DQD同时耦合到相同的腔模式，打开大门，使用微波频率光子的半导体量子位的远程耦合。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Solid-state quantum optics with quantum dots in photonic nanostructures
量子纳米光子学已经成为一个新的研究前沿，量子光学与纳米光子学相结合，以增强和控制强约束光与量子发射器之间的相互作用。这种进展为在全固态平台上进行量子信息处理提供了一条有前途的途径。本文综述了纳米光子结构中单量子点实验的最新进展。在光子带隙结构中嵌入量子点提供了一种控制单光子的自发发射到由局部光-物质耦合强度确定的程度的方法。在光子晶体中引入缺陷意味着新的功能。例如，可以构建有效和强约束的腔，从而实现腔量子电动力学实验。此外，可以在光子晶体波导中调整光速，光子晶体波导形成高效单光子源的基础，其中光子被引导到波导的缓慢传播模式中。最后，我们将讨论量子光学实验的固态实现与原子实现相比所带来的一些惊喜。特别是，它将被证明，著名的点偶极子描述的光-物质相互作用可以打破时，量子点耦合到等离子体纳米结构。
2012-11-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Theory and design of quantum light sources from quantum dots embedded in semiconductor-nanowire photonic crystal systems
我们介绍了一种新的平台，用于实现芯片上的量子电动力学使用光子晶体波导结构组成的周期性纳米线阵列与嵌入半导体量子点作为量子光源。这些基于波导的结构，现在可以制造具有优异的精度，被发现产生波导Purcell因子超过100和片上β因子高达99%。我们研究了光子晶体波导和有限尺寸结构的基本光学性质，使用光子能带结构计算和严格的格林函数计算，使我们能够获得模式特性和光子态的局域密度。与基于平板的光子晶体的比较也作出了，我们强调了在纳米线系统的关键优势，包括潜在的，以尽量减少非本征散射损失，并产生高的理论Purcell因子和β因子的芯片上。我们还表明，这些结构表现出丰富的光子兰姆位移在宽带频率。
2014-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microwave spectroscopy of few-carrier states in bilayer graphene quantum dots
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
利用cQED技术研究双层石墨烯量子点中少载流子态的微波光谱学，揭示自旋和谷态特性，展示其在量子比特操控中的应用潜力。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microsecond-lived quantum states in a carbon-based circuit driven by cavity photons
本研究通过微波腔光子操控悬浮碳纳米管双量子点，实现了1.3μs的相干时间，比现有碳量子电路高两个数量级，证明碳在电路量子电动力学中作为自旋量子比特基质材料的潜力。
2025-07-11 cond-mat.mes-hall
Topological States in Dimerized Quantum-Dot Chains Created by Atom Manipulation
拓扑电子相存在于各种天然存在的材料中，但也可以人工创建。我们使用低温扫描隧道显微镜在半导体表面上创建相同量子点的二聚链，并证明这些链产生一维拓扑相。这些点是由带电的吸附原子组装而成的，产生了一个单原子精确作用于半导体表面态电子的限制势。量子点之间的量子耦合导致电子态位于链的末端，以及故意创建的内部畴壁，与Su-Schrieffer-Heeger模型的预测一致。扫描隧道光谱也揭示了偏离这个既定的模型表现在一个不对称的水平谱和边界状态的能量转移。出现偏差是因为点是带电的，因此导致沿链变化的现场电位。我们表明，这种变化可以减轻静电门使用辅助带电吸附原子，使微调的边界状态和控制它们的量子叠加。实验数据，这是补充理论建模的潜力和由此产生的本征态，揭示了静电在这些工程量子结构的重要作用。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall
Strong Coupling Cavity QED with Gate-Defined Double Quantum Dots Enabled by a High Impedance Resonator
腔量子电动力学（QED）的强耦合极限意味着类物质量子系统能够在共振结构中相干地将单个激发转换为单个光子。这不仅使量子信息处理所需的基本过程成为可能，而且还允许对物质-光相互作用进行基础研究。在这项工作中，我们证明了在栅极失谐GaAs双量子点（DQD）和频率可调高阻抗谐振器实现使用超导量子干涉器件（SQUID）阵列的电荷自由度之间的强耦合。在谐振制度中，我们解决了真空拉比模式分裂的大小$2g/2π= 238$ MHz的谐振器线宽$κ/2π= 12$ MHz和DQD电荷量子比特退相率的$γ_2/2π= 80$ MHz独立提取的微波光谱中的色散制度。我们的测量结果表明，一个可行的路径使用基于电路的腔QED的半导体纳米结构中的量子信息处理。
2017-01-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Indistinguishable photons from deterministically integrated single quantum dots in heterogeneous GaAs/Si$_3$N$_4$ quantum photonic circuits
硅光子学通过允许创建连接各种功能性片上元件的广泛的、低损耗的、可重新配置的网络来实现量子光子系统的缩放。将单量子发射器包括到光子电路上，充当不可区分光子或单光子非线性的按需源，可以实现大规模基于芯片的量子光子电路和网络。为此，我们使用低温$\textit{in situ}$电子束光刻确定性地产生混合GaAs/Si $_3$ N $_4$光子器件包含单个InAs量子点精确地位于纳米光子结构内，其作为高效的Si $_3$ N $_4$波导耦合片上按需单光子源。我们的可扩展制造方法提供的精确定位还允许观察后选择的不可区分的光子。这表明了一条通往基于芯片的量子光子学的显着缩放的有前途的道路，这是由按需直接在芯片上产生的不可区分的单光子的大通量实现的。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Interfacing single photons and single quantum dots with photonic nanostructures
光子纳米结构提供了剪裁光与物质之间相互作用的手段，并且在过去的十年中见证了这一主题的巨大实验和理论进展。特别是，与半导体量子点的结合已被证明是成功的。本文综述了光子纳米结构中单量子点中激子的量子光学。在集成光子纳米结构中设计光-物质相互作用强度的能力使得能够进行一系列基本量子电动力学实验，例如，自发发射控制、修改的兰姆位移和增强的偶极-偶极相互作用。此外，高效的单光子源和巨光子非线性可以实现与光子量子信息处理的直接应用。综述总结了光子发射的一般理论框架，包括退相过程的作用，并将其应用到当前感兴趣的光子纳米结构，如光子晶体腔和波导，介电纳米线和等离子体波导。所介绍的概念通常适用于量子纳米光子学，并且在很大程度上也适用于其他量子发射体，例如分子、氮空位中心或原子。最后，讨论了量子信息处理的研究进展和应用前景。
2014-10-16 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
On-chip microwave filters for high-impedance resonators with gate-defined quantum dots
电路量子电动力学（QED）采用超导微波谐振器作为量子总线。在具有基于半导体量子点的量子比特的电路QED中，增加谐振器阻抗是期望的，因为它增强了与这些量子比特的通常小的电荷偶极矩的耦合。然而，在谐振器附近形成量子点所需的栅电极无意中导致微波光子可以通过其泄漏的寄生端口，从而降低谐振器的品质因数。对于高阻抗谐振器尤其如此，因为它们的总电容与寄生端口电容的比率较小，导致比50- $Ω$谐振器更大的微波泄漏。在这里，我们介绍了一种实现的片上滤波器，以抑制微波泄漏。该滤波器包括高动态电感纳米线电感器和薄膜电容器。该滤波器占地面积小，可以放置在谐振器附近，将微波限制在芯片的一个小区域内。滤波器元件的电感和电容可以在比其典型的螺旋电感器和叉指电容器对应物更宽的值范围内变化。我们证明，总线宽的6.4 GHz和约3-k $Ω$谐振器可以提高到540 kHz，使用这些滤波器。
2020-10-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin correlations in spin blockade
我们研究了自旋封锁机制下双量子点的自旋电流和自旋电流关联。通过分析密度矩阵随时间的演化，我们得到了自旋分辨电流，并由生成函数导出了涨落和关联的表达式。电荷流和自旋流一般都是超泊松的。此外，我们还研究了交流电场对输运电子的影响。特别是，我们专注于导致自旋旋转或光子辅助隧穿的领域。
2008-11-21 cond-mat.mes-hall
Photon mediated interaction between distant quantum dot circuits
设计光与物质之间的相互作用是量子光电子学新兴领域的一个重要目标。由于腔量子电动力学架构的使用，人们可以设想量子导体的完全混合多路复用。在这里，我们使用这样的架构来耦合两个量子点电路。我们的量子点之间相隔200倍于它们自身的大小，它们之间没有直接的隧道和静电耦合。我们证明了它们的相互作用，介导的腔光子。这可以用于基于量子点电路的量子比特架构的放大，或者模拟强关联电子之间的片上声子介导的相互作用。
2013-03-11 cond-mat.mes-hall
Exciton-photon complexes and dynamics in the concurrent strong-weak coupling regime of singular site-controlled cavity quantum electrodynamics
本文在奇异位点控制的InGaAs/GaAs量子点光子晶体腔平台上，证明强-弱耦合可经声子散射介导动态共存，并通过光谱与光子统计揭示近零失谐处中间耦合区间的动力学及反聚束/聚束特征，为量子网络应用提供新器件基础。
2021-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-photon nonlinearity of a semiconductor quantum dot in a cavity
腔中的单原子是腔量子电动力学的模型系统。原子和腔受限光子之间的强耦合机制对应于两种模式之间的能量的可逆交换，并且支持广泛的CQED现象，其在量子信息科学中具有应用，包括例如作为量子逻辑门和作为纠缠态的源。近年来，首次报道了微米级固体腔中局域量子点的激子与腔光子之间的强耦合，取得了重要进展。这在可扩展性和与其他光学器件的集成方面具有重要意义，并可能导致“芯片上的量子光学”技术的出现。然而，到目前为止，量子点的结果都是线性的，对应于与真空场的耦合（真空拉比分裂）;它们不是真正的QED效应，可以用经典物理学描述为两个振荡器之间的耦合。在本文中，我们提出了一个纯粹的量子现象的QD/腔光子系统，即增加分裂的水平时，在腔中的平均光子数增加的证据。这对应于单光子尺度上的非线性：腔中单个激发的存在改变了能级结构，影响了第二个光子的发射能量。这些结果是证明量子点在CQED应用中的前景的第一步。
2006-12-01 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Coupling and Time-Reversal Symmetry in Quantum Gates
研究了自旋轨道耦合对两个单电子量子点交换作用产生的量子门的影响。当电子在点之间隧穿时，自旋轨道耦合作为小的自旋进动进入。对于绝热脉冲，所得到的门由作用于两个量子比特的四维希尔伯特空间的幺正算子描述。如果进动轴是固定的，时间对称脉冲将可能的门的集合约束为当与单量子比特旋转组合时可以在简单的CNOT构造中使用的那些门。偏离时间对称脉冲破坏了这种结构。时间不对称性的影响进行了研究，通过数值积分的薛定谔方程使用适当的GaAs量子点的参数。所实施的门从所需的形式的偏差示出成比例的无量纲措施的自旋轨道耦合和时间不对称的脉冲。
2003-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-Enhanced Two-Photon Interference using Remote Quantum Dot Sources
腔中的量子点已被证明是不可区分的单光子的非常明亮的源。然而，两个明亮的量子点源之间的量子干涉是基于光子的量子计算的关键步骤，却从未被研究过。在这里，我们利用设备的确定性制造来报告这样的测量。我们表明，腔量子电动力学可以有效地改善远程量子点源之间的量子干涉：难以区分的光子仍然可以干扰与高质量的光子发射的强Purcell制度的源具有良好的对比度。我们的测量和计算表明，腔量子电动力学是一个强大的工具，互连几个设备。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast nonlocal control of spontaneous emission
固态腔量子电动力学系统将形成未来量子网络的可扩展节点，允许存储，处理和检索量子比特，其中需要实时控制腔中的辐射相互作用以实现高效率。在这里，我们展示了在耦合腔系统中的真空场的动态成型，以实现超快的非局域调制的自发发射的量子点在光子晶体腔，在~200 ps的时间尺度上，远远快于他们的自然辐射寿命。这开辟了超快控制的基于半导体的腔量子电动力学系统的应用在量子接口和一类新的超快激光器的基础上的纳米光子腔的方式。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultra-long distance interaction between spin qubits
我们描述了一种在两个相隔厘米的自旋量子位之间实现确定性量子门的方法。由两个交换耦合量子点的单重态和三重态定义的量子比特最近被证明具有长的相干时间。当两个非对称量子点中的有效核场不同时，总自旋将不再是一个好的量子数，两个量子比特态之间将存在大的电偶极耦合。我们表明，当这样的双量子点量子比特嵌入在超导微带腔，腔量子电动力学的强耦合制度是触手可及的。共腔模式中的虚光子可以介导嵌入同一结构中的两个遥远量子比特之间的相干相互作用;这种两量子比特相互作用的范围由微波跃迁的波长决定。
2007-02-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic Printing of Single Quantum Dots
本文提出SPEED打印技术，利用纳米尺度介电电泳实现单胶体量子点的确定性定位与打印，克服材料不相容性，实现单光子发射，为可扩展光子量子器件集成提供可持续平台。
2025-10-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
