Simulation and measurement of stray fields for the manipulation of spin-qubits in one- and two-dimensional arrays
本研究通过微磁模拟和扫描SQUID显微镜，发现多晶Co磁体会显著改变量子比特频率并损害门保真度，而Fe微磁体具有更高场梯度和更低磁晶各向异性，更适合用于设计操控二维晶格自旋量子比特的纳米磁体排列。
2024-10-11 cond-mat.mes-hall
Do micromagnets expose spin qubits to charge and Johnson noise?
理想的量子点自旋量子位架构需要用于单量子位旋转的局部磁场。这种可以通过微磁体实现的非均匀磁场将量子比特子空间与背景电荷波动耦合，导致自旋量子比特的失相。此外，微磁体产生磁场倏逝波约翰逊噪声。我们推导出一个有效的哈密顿量的组合效应的倾斜磁场和电荷噪声的单自旋量子比特和估计的自由感应衰减失相时间T2* 的Si和GaAs。微磁体对Si量子比特的影响在大小上与B= 1 T的外加场下的自旋-轨道耦合相当，而GaAs中的失相预计将由自旋-轨道耦合主导。调整磁场梯度可以有效地降低Si中的T2*。相比之下，由微磁体产生的约翰逊噪声只对高度相干的自旋量子比特很重要。
2015-11-17 cond-mat.mes-hall
Micromagnet-free operation of electron spin qubits in Si/Si$_{1-x}$Ge$_x$ vertical double quantum dots
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿产大学）
通过模拟研究Si/SiGe垂直双量子点中电子自旋量子比特，利用自旋轨道耦合和应变实现快速电控单量子比特旋转，并消除对微磁体的需求，促进可扩展性。
2025-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Zero-bias conductance peaks at zero applied magnetic field due to stray fields from integrated micromagnets in hybrid nanowire quantum dots
本研究通过微磁体偶极耦合在超导体-半导体混合纳米线器件中打破时间反演对称性，在零外加磁场下观察到零偏置电导峰，并指出该现象源于量子点中的平庸态而非Majorana模式。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Nanoscale stray fields from micromagnets for optimal spin qubit architecture
C12 Quantum Electronics（C12量子电子学）
研究微磁体纳米级杂散场对自旋量子比特性能的影响，结合薄膜表征与杂散场测量建立模拟框架，发现钴铁微磁体产生强反对称场，预测自旋-光子耦合效果好，为电路QED架构高保真操作提供潜力。
2026-07-21 cond-mat.mes-hall
High-frequency gate manipulation of a bilayer graphene quantum dot
我们报告了双栅双层石墨烯量子点的输运数据。在库仑阻塞测量中，发现栅介质Cytop（TM）即使在低温下也提供显著的电子稳定性。此外，我们证明了门操作与方形电压脉冲在频率高达100 MHz，并表明，信号幅度不受电容耦合背栅的存在。
2012-06-19 cond-mat.mes-hall
Coherent manipulation of charge qubits in double quantum dots
从理论上研究了双量子点中电子在快速偏压开关作用下的相干时间演化。正如实验所示，这种驱动的双量子点是控制操纵电荷量子比特的潜在设备。通过数值求解量子主方程，我们获得了能量和时间分辨的电子转移通过类似于测量数据的设备。观察到的振荡被发现依赖于水平偏移的两个点在操作过程中，最令人惊讶的是，也在初始化阶段。通过一个解析表达式，从一个大的偏差模型，我们可以理解的显着特点，这些振荡的实验数据和数值结果中看到。这些发现加强了对量子点之间电子相干转移的普遍解释。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall
Coherent manipulation of electronic states in a double quantum dot
研究了半导体双量子点中电荷态（赝自旋量子比特）的相干时间演化。这个完全可调的量子比特是用高速电压脉冲来控制的，它控制着系统的能量和退相干。对于量子点的多体基态和激发态的几种组合，观察到量子比特的相干振荡。本文还讨论了该器件中可能的退相干机制。
2003-08-19 cond-mat.mes-hall
Electron spin manipulation and resonator readout in a double quantum dot nano-electromechanical system
将纳米机械谐振器磁耦合到限制两个电子的双量子点可以实现对单个电子自旋的操纵和谐振器的固有频率的读出。当拉莫尔频率与谐振器频率匹配时，其中一个点中的电子自旋可以通过磁化的谐振器选择性地翻转。通过同时测量双电子双量子点的电荷状态，可以检测该跃迁，从而能够确定机械谐振器的固有频率。
2007-09-10 cond-mat.mes-hall
Manipulation of a single magnetic atom using polarized single electron transport in a double quantum dot
我们从理论上考虑了极化电子隧穿双量子点系统驱动的磁性杂质自旋。系统中的自旋阻塞效应和自旋守恒使磁性杂质与每个转移电子充分相互作用，从而使单个收集的电子携带着磁性杂质自旋变化的信息。该方案实现了单电子对磁原子的全电子操纵，对信息处理系统中可扩展逻辑门的实现具有重要意义。
2015-09-22 cond-mat.mes-hall
Quantum manipulation of two-electron spin states in metastable double quantum dots
我们实验研究了所谓的亚稳双量子点中两个反平行电子自旋之间的交换相互作用的动力学，其中与电子库的耦合可以忽略。我们证明，这种双点的控制水平高于传统的双点。特别是，它允许耦合相干两个电子自旋在一个有效的方式以下的计划最初提出的损失和Dijuenzo。本研究表明，亚稳态量子点是增加相干耦合量子点数量的一种可能途径。
2014-11-25 cond-mat.mes-hall
Coherent optical manipulation of triplet-singlet states in coupled quantum dots
我们发现，在量子点分子的自旋轨道耦合允许相干操纵两个电子自旋态使用拉曼跃迁。由两个交换耦合量子点的单重态和三重态定义的这种双电子自旋态可以具有有利的相干性质。此外，该系统中的四个亚稳态基态中的两个可以用作辅助状态，其可以促进诸如将自旋状态映射到单个传播光子的自旋状态的任务的实现。我们发现，即使是弱的自旋轨道效应-表现为电子和空穴的g因子略有不同-也会允许单重态-三重态的相干拉曼耦合。我们还讨论了实现自旋制备和操纵量子光学技术的可能性。
2006-11-17 cond-mat.mes-hall
Fast coherent manipulation of three-electron states in a double quantum dot
操纵量子系统的一个基本目标是在特征退相时间T2* 内实现许多相干振荡[1]。量子点中电子自旋的大多数操纵都集中在两态量子系统或量子比特的构建和控制上，其中每个量子点被单个电子占据[2-7]。在这里，我们在一个每个量子点有更多电子的系统上进行量子操纵，在一个有三个电子的双点中。我们证明了剪裁脉冲序列可以用来诱导3电子量子态之间的相干旋转。某些脉冲序列产生具有>100的非常高的品质因数（相干时间与旋转时间的比率）的相干振荡。第三个电子的存在使所有可能的状态都能非常快地旋转，而只有两个电子的情况下，有些旋转是缓慢的。我们观察到的最小振荡频率为>5 GHz。
2013-08-02 cond-mat.mes-hall
Manipulation of a single charge in a double quantum dot
我们利用微波激发在一个完全可调的双量子点中操纵一个单电子。在共振条件下，微波驱动双点的（1，0）和（0，1）电荷状态之间的跃迁。局部量子点接触电荷检测器使得能够直接测量光子引起的电荷态占据的变化。从电荷传感测量，我们发现T1~16 ns和下限估计为T2* 的400 ps的电荷二能级系统。
2004-08-06 cond-mat.mes-hall
Spatial mapping and manipulation of two tunnel-coupled quantum dots
使用在300 mK下操作的扫描力显微镜的金属尖端在GaAs/AlGaAs异质结构中通过局部阳极氧化限定的完全可控的双量子点中局部诱导电势。使用扫描门技术，我们记录了通过量子点上不同数量的电子的样品的电流的空间图像（即，对于不同的量子态）。由于电流图的空间分辨率，我们能够确定单个量子点的空间位置，并研究它们由于施加到单个栅极的电压而引起的明显的相对位移。
2011-06-17 cond-mat.mes-hall
Coherent electron-spin-resonance manipulation of three individual spins in a triple quantum dot
量子点阵列为量子信息处理提供了一个很有前途的平台。对于通用的量子模拟和计算，一个核心问题是证明量子态的穷举可控性。在这里，我们报告的三个单电子自旋的三重量子点使用电子自旋共振和微磁铁相结合的技术的可寻址操纵。微磁体使得相邻自旋之间的局部塞曼场差远大于核场波动，这通过改变每个自旋的共振条件来确保电子自旋共振的可寻址驱动。我们观察到不同的相干拉比振荡的三个自旋在半导体三重量子点高达25 MHz的自旋旋转频率。这种对三个自旋的单独操纵使我们能够任意改变三个自旋系统的磁自旋量子数，从而结合现有的三个自旋之间的交换操作技术，将三点设备操作为三量子比特系统。
2016-04-13 cond-mat.mes-hall
Spatially resolved manipulation of single electrons in quantum dots using a scanned probe
在300 mK的温度下，将扫描力显微镜的扫描金属尖端电容耦合到限制在光刻限定的栅极可调谐量子点中的电子。通过移动针尖或改变针尖偏置电压，利用库仑阻塞效应使单电子在点上跳跃或跳跃。电导共振的空间图像映射尖端和单个电子量子点状态之间的相互作用势。在一定条件下，这种相互作用被发现包含一个尖端电压感应和尖端电压独立的贡献。
2004-11-10 cond-mat.mes-hall
Ultrafast single electron spin manipulation in 2D semiconductor quantum dots with optimally controlled time-dependent electric fields through spin-orbit coupling
我们从理论上研究了利用高频含时电场对二维半导体量子点中单个电子自旋进行超快操纵的可能性。通过自旋-轨道耦合激发电子自旋自由度，并且该过程可以通过静态磁场的存在来增强。我们使用量子最优控制理论来调整电场的时间分布，以实现最有效的操纵。该计划预测显着控制自旋操作的时间的顺序皮秒-超快的时间尺度，允许避免退相干的影响，如果这个计划是用来作为一种工具，用于量子信息处理。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall
Manipulation of two spin qubits in a double quantum dot using an electric field
我们提出了在双量子点中利用自旋轨道相互作用（SOI）{ \it without磁场or magnets}对自旋量子比特进行纯电操纵。所有的么正变换都可以通过两个自旋之间的含时Dzyaloshinsky-Moriya相互作用来构造，该相互作用产生于电场调制的Rashba SOI。作为一些演示，我们研究分析和数值的三个操作，即，(A)自旋初始化，（B）在相反方向上的双自旋旋转，以及（C）在相同方向上的双自旋旋转。文中还讨论了放宽的效果和这一建议的可行性。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall
Coherent Manipulation of Individual Electron Spin in a Double Quantum Dot Integrated with a Micro-Magnet
本文报道了在集成微磁体的双量子点中对电子自旋的相干操纵。我们在连续波（CW）和泵浦-探测模式下进行了电偶极自旋共振实验。在固定频率的外加磁场中，我们观察到了量子点电流的两个CW共振峰和两个拉比振荡。在不同的共振磁场下测量到两个峰值和振荡，反映了微磁体杂散场对每个量子点局域磁场的调制。如用密度矩阵方法预测的，CW电流相对于微波（MW）电压是二次的，而拉比频率（ν_Rabi）是线性的。两个拉比振荡的ν_拉比值之间的差异直接反映了两个点上的MW电场。这些结果表明，可以通过调节微磁体的取向和MW电场来任意相干地操纵每个点上的自旋。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall
Valley Phase and Voltage Control of Coherent Manipulation in Si Quantum Dots
在间接带隙半导体点的界面处的任何粗糙度下，谷轨道耦合的相位可以呈现随机值。在双量子点中，这个随机值导致交换分裂的大变化。我们展示了一个简单的分析方法来计算相位，从而交换分裂和单三重态量子比特频率，为任意接口。然后，我们表明，横向控制的量子点的位置，使用栅极电压，谷轨道相位可以控制在很宽的范围内，使交换分裂的变化可以控制为个别设备。最后，我们建议实验来测量谷相位和伴随的栅极电压控制。
2017-05-03 cond-mat.mes-hall
Electric-field Manipulation of the Lande' g Tensor of Holes in In0.5Ga0.5As/GaAs Self-assembled Quantum Dots
采用多带实空间量子函数理论计算了电场对In 0.5Ga 0.5As/GaAs自组装量子点自旋旋进的影响. Lande' g张量对电场的依赖性应该允许高频g张量调制共振，以及直接的、非共振的电场控制空穴自旋。由于空穴g张量分量对电场具有很强的二次依赖性，在空穴的g张量调制共振中也发现了亚谐共振。
2010-11-23 cond-mat.mes-hall
Direct measurement of hyperfine shifts and radiofrequency manipulation of the nuclear spins in individual CdTe/ZnTe quantum dots
我们实现了对单个CdTe/ZnTe量子点电子超精细位移的直接探测。对于以前无法访问的制度的强磁场$B_z\gtrsim0.1$ T，我们证明了强大的极化的几百个粒子的核自旋浴，光学初始化时间为$\sim$ 1毫秒和极化寿命超过$\sim$ 1秒。单个量子点的核磁共振光谱揭示了强的电子-核相互作用，其特征在于奈特场$|B_e|\gtrsim50$ mT，比III-V族半导体量子点强一个数量级。我们的研究证实，II-VI族半导体量子点作为一个有前途的平台，混合电子-核自旋量子寄存器，结合了优良的光学性能相媲美的III-V点，和稀释的核自旋环境类似的IV族半导体。
2018-07-19 cond-mat.mes-hall
Model of coherent optical spin manipulation through hot trion states in p-doped InAs/GaAs quantum dots
提出了一种新的基于麦克斯韦赝自旋方程的广义群论方法来解释最近观察到的p型掺杂量子点系综在共振圆极化激发到热三价质子态下的激发态发射中增强的圆二色性，本文称为“自旋过滤效应”。该理论与极化时间分辨光致发光实验非常吻合，产生了很大程度上未知的壳层间和壳层内自旋弛豫时间尺度。这种方法允许预测控制自旋动力学的最佳脉冲参数，这将使开发的效果在全光自旋为基础的量子技术。
2013-01-29 cond-mat.mes-hall
Geometric spin manipulation in semiconductor quantum dots
我们提出了一种通过量子点的绝热输运来完全翻转自旋的方法。我们证明了通过在量子点的自旋态上引入几何相位来翻转自旋是可能的。我们估计的几何自旋翻转时间（约2皮秒），这原来是远远短于实验报告的退相干时间（约。100纳秒），这将提供在达到退相干之前翻转自旋的替代手段。重要的是，Rashba耦合和Dresselhaus耦合都存在，以诱导自旋翻转所需的相位。如果其中之一是缺席，诱导阶段是微不足道的，无关的自旋翻转。
2014-07-14 cond-mat.mes-hall
Charge and spin manipulation in a few-electron double dot
我们演示了对少电子双量子点的高速操纵。在单电子状态下，双点形成电荷量子位。微波用于驱动双点的（1，0）和（0，1）电荷状态之间的转换。局部量子点接触电荷检测器测量光子引起的电荷态占据的变化。电荷检测用于测量T1~16 ns，并且还为电荷量子位提供400 ps的T2* 的下限估计。在双电子区，我们用脉冲门技术测量了近简并自旋态的单重态-三重态弛豫时间。这些实验表明，超精细相互作用导致快速自旋弛豫在低磁场。最后，我们讨论了如何使用两个电子的自旋态来形成逻辑自旋量子比特。
2005-10-06 cond-mat.mes-hall
A new mechanism of electric dipole spin resonance: hyperfine coupling in quantum dots
对最近发现的一种由超精细相互作用介导的电偶极自旋共振机制进行了实验和理论研究。利用GaAs双量子点的自旋选择跃迁研究了这种效应。共振频率对瞬时超精细有效场敏感，揭示了驱动共振产生的核极化。一种包含微磁体的装置在点之间表现出磁场差异，允许选择性地寻址任一点中的电子。一个无法解释的额外的信号在谐振频率的一半。
2008-12-31 cond-mat.mes-hall
CdSe/ZnSe quantum dot with a single Mn$^{2+}$ ion - a new system for a single spin manipulation
我们提出了一个单独的自组装的CdSe/ZnSe量子点掺杂单锰$^{2+}$离子的磁光研究。所研究的点的属性进行了分析类似于更探索的Mn掺杂的CdTe/ZnTe点的系统。用自旋哈密顿模型描述了中性激子发射线的特征六重分裂及其在磁场中的演化。激子复合和Mn $^{2+}$自旋弛豫的动力学提取从一系列的时间分辨实验。一个单一的掺杂剂的存在下示出不影响的平均激子寿命测量的数量的Mn 2+和Mn掺杂的点。另一方面，非共振泵浦被证明可以使置于外部磁场中的量子点中的Mn $^{2+}$自旋去自旋。这种效应被用来确定在黑暗中的离子自旋弛豫时间。
2014-08-08 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
Low dephasing and robust micromagnet designs for silicon spin qubits
使用微磁体在硅量子位中实现电子自旋操纵已经成为一种非常流行的方法，使单量子位门的量子数大于99：9%。然而，这些微磁体也将杂散磁场梯度施加到量子比特上，使得自旋状态容易受到电场噪声的影响，并限制了它们的相干时间。我们在这里描述了一种磁体设计，它可以最大限度地减少量子位的失相，同时允许快速的量子位控制和寻址能力。具体而言，我们设计和优化磁体尺寸和相对于量子点的位置，最大限度地减少来自磁场梯度的失相。这种设计的微磁感应退相速率比最先进的实现方式低3个数量级，允许长的相干时间。这种设计对制造误差是鲁棒的，并且可以与各种各样的硅量子比特器件几何形状相结合，从而允许探索相干限制因素和新颖的放大方法。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Indirect exciton qubit manipulation via the optical Stark effect in quantum dot molecules
基于量子点分子中光生激子的光学斯塔克效应，提出了一种相干控制方案。我们表明，通过电压偏置失谐扫描和罗森-齐纳脉冲相互作用的组合作用，可以动态地产生和修改出现在长寿命的、空间间接激子的修饰能级之间的反交叉间隙。我们进行了数值和分析的非微扰计算的基础上的Bloch-Feshbach形式主义，这表明，这种效果诱导的机制的相干布居量子模中的间接激子的陷阱。我们的研究结果表明，它是可能的，执行一个全光学的间接激子量子比特操作，如保利-X和Hadamard量子门，跨越两个定义的轴的布洛赫球。
2016-01-19 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
Spin and valley manipulation in single and double electrostatic silicene quantum dots
我们研究了单量子点和双量子点定义静电在硅烯。的自旋谷结构的限制单和双电子系统的确定和谷间散射引起的晶体边缘和库仑相互作用的影响进行了量化。在单电子和双电子扩展轨道的空间对称性的背景下讨论了双量子系统中的态。我们确定了由微波频率的交替电场引起的电荷、自旋和谷跃迁时间。谷过渡时间可以通过限制势控制几个数量级。此外，自旋跃迁率可以通过Rashba相互作用介导的成键和反键轨道的耦合而提高几个数量级。
2018-06-26 cond-mat.mes-hall
Hyperfine-mediated gate-driven electron spin resonance
对GaAs少电子双量子点中的全电自旋共振效应进行了理论和实验研究。相关的拉比振荡的磁场依赖性和缺乏是一致的一种新的超精细机制。共振频率对瞬时超精细有效场敏感，这种效应可以用来探测和产生相当大的核极化。一种包含微磁体的装置在点之间表现出磁场差异，允许选择性地寻址任一点中的电子。
2007-12-19 cond-mat.mes-hall
Nonadiabatic Electron Manipulation in Quantum-Dot Arrays
提出了一种利用离散能级非绝热双交叉的量子干涉相干操纵量子点中电子隧穿的新方法。在这种方法中，我们只需要一个平滑变化的栅极电压来操纵电子，而没有突然的开关。本文提出了一种系统的光滑门脉冲设计方法，利用简单的解析公式将二能级电子态驱动到基本上任意的目标态，并对耦合双量子点和量子点阵列进行了电子完全转移的数值模拟。对操作时间的估计表明，该方法可以应用于实际的量子点。
2004-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Shaped electric fields for fast optimal manipulation of electron spin and position in a double quantum dot
我们利用量子最优控制理论的算法来设计外部电场，驱动双量子点中的电子的自旋和轨道耦合动力学，受到自旋-轨道相互作用和塞曼磁场。我们得到的时间分布的多频电脉冲，增加了几个数量级的自旋翻转过渡率与单色场相比，自旋拉比振荡被预测为非常缓慢。这种精确的，具有比$10^{-4}$更高的精度，并且快速，在0.1 ns量级的时间尺度上，实现了电子自旋取向和位置的同时控制，同时在脉冲的持续时间内将电子保持在四个最低的隧穿和塞曼分裂能级，促进了高保真度，并建议了在自旋电子学和量子信息器件中的有用应用。
2015-12-17 cond-mat.mes-hall
Ultrafast manipulation of electron spins in a double quantum dot device: A real-time view
我们考虑了一个双量子点系统，其中有两个嵌入的非对齐的自旋杂质来操纵电子自旋密度的大小和极化。该设备是连接到半无限的一维导线，这是完全处理。我们提供了一个实时描述的电子自旋动力学时，一系列的超快电压脉冲作用在设备上。使用最近提出的开放系统时间传播算法的自旋广义和修改版本进行数值模拟[Phys. Rev. B { \bf 72}，035308（2005）]。在整个操作制度，其中包括自旋注入和读出过程中的时间相关的自旋积累和自旋电流的计算。对电子动力学的充分了解使我们能够设计瞬态响应并提高器件性能。一个近似的速率方程的电子自旋也推导和讨论的数值结果。
2008-06-30 cond-mat.mes-hall
Interface roughness, valley-orbit coupling and valley manipulation in quantum dots
本文系统地研究了量子点中界面粗糙度及其对相干动力学过程的影响。由于一个尖锐的，平坦的界面的潜在升降机的最低能量谷的简并，并产生一组谷本征态。界面粗糙度的特点是波动的界面的位置和潜在的步骤的大小。在界面的位置，这是预计将发生在晶格常数的长度尺度上的变化，降低谷轨道耦合的幅度。界面势阶大小的变化改变了谷轨道耦合的大小，并在涉及两个（或更多）点的动力学中诱导不同谷本征态之间的跃迁。这种转变可以通过操纵两个点之间的偏置来实验研究，并且可以通过电荷感测来检测。然而，如果表征界面位置的随机变量在量子点数量级的距离上相关（这不太可能但可能），则谷轨道耦合的相位在相邻点中可能不同。在这种情况下，相同和相反的谷本征态之间的隧穿实际上是一个随机变量，无法控制。我们提出了一个共振隧穿实验，可以识别的矩阵元素之间的隧道一样，相反的谷本征态。
2010-11-12 cond-mat.mes-hall
Andreev quantum dots for spin manipulation
Andreev量子点（AQD）是一种超导结，Bogolyubov准粒子可以被囚禁在分立的Andreev能级中。我们研究了在AQD中操纵单个自旋的可行性。我们证明了AQD可以进入自旋1/2态。与一般的半导体量子点相比，自旋和超导电流之间的耦合有利于对这种态的操纵和测量。我们证明了AQD的电感耦合可以作为通用量子计算的固态基础。
2003-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Selective optical manipulation of the spin state of a single magnetic impurity in a semiconductor quantum dot
研究了自组装量子点中单个磁性杂质的光学性质。我们表明，使用共振泵浦可以解决和操纵选择性的磁性杂质的个别自旋态。量子点中单个杂质的共振光偏振机制涉及各向异性交换相互作用，与稀释半导体中的不同。Mn杂质可以充当量子位。量子比特操纵的限制因素是电子-空穴交换相互作用和有限温度。
2004-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Manipulation of electron orbitals in hard-wall InAs/InP nanowire quantum dots
我们提出了一种新的硬壁InAs/InP纳米线量子点的能谱操纵技术。通过使用两个局部栅电极，我们诱导了一个强的电偶极矩的点，并证明其电子轨道的控制修改。我们的方法使我们能够显着提高点中的前两个量子能级之间的单粒子能量间距，从而增加我们的InAs/InP单电子晶体管的工作温度。我们的器件即使在液氮温度下也显示出非常强大的电导调制，同时允许最终控制电子填充到最后一个自由载流子。潜在的进一步应用的时间分辨自旋操纵的技术进行了讨论。
2010-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Leakage-induced decoherence during single electron spin manipulation in a double quantum dot
利用Bloch型速率方程方法研究了磁电子自旋共振场驱动下双量子点系统中的相干单电子自旋振荡。利用典型模型参数得到的振荡频率和弛豫时间与实验结果一致。主要的退相干机制被确定为在自旋操纵期间通过量子点处的库仑阻塞势垒的漏电流。核场的波动，诱导一个长的弛豫时间被发现，尽管早期的建议，只有微不足道的退相干。
2007-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hole spin manipulation in inhomogeneous and non-separable electric fields
半导体量子点中的电自旋操纵的通常模型假设约束势在三维空间中是可分离的，并且AC驱动场是均匀的。然而，在量子点器件中由栅极引起的电场不是完全可分离的，并且显示出显著的不均匀性。在这里，我们解决的电操纵的半导体异质结构中的空穴自旋受到不均匀的垂直电场和/或在平面AC电场。我们考虑Ge量子点电限制在Ge/GeSi量子阱作为一个例子。我们表明，缺乏分离的垂直和平面内的运动之间产生额外的自旋轨道耦合机制（超越通常的线性和立方的动量Rashba条款），调制的主轴的孔旋磁g矩阵。这种不可分离性机制可以与Rashba型相互作用具有相同的数量级，并且当在异质结构的平面中施加磁场时，即使点是对称的（盘形），也能够进行自旋操纵。更一般地说，我们表明，拉比振荡在强烈的图案电场利用各种g因子调制。我们讨论了空穴自旋量子比特器件的设计，建模和理解的影响。
2022-12-28 cond-mat.mes-hall
Quantum dots on the InAs(110) cleavage surface created by atom manipulation
本研究结合低温扫描隧道显微镜与密度泛函理论，在InAs(110)表面通过原子操控构建In吸附原子量子点，观测到清晰的束缚态与二聚体准分子电子态，证实该体系是量子调控的理想平台。
2023-11-28 cond-mat.mes-hall
Fast adiabatic-like spin manipulation in a two-electron double quantum dot
我们采用无跃迁量子驱动方法，通过含时电场控制自旋轨道耦合的双电子双量子点的电子自旋。在每个点中施加的电场的$x$和$y$分量被设计成在纳秒时间尺度内实现快速绝热状通过。为了简化设置，我们可以进一步通过z轴变换哈密顿量来设计替代的加速绝热通道，而不使用在$y$方向上施加的电场。
2012-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong spin-photon coupling in silicon
我们报道了单电子自旋与单微波光子的强耦合。电子自旋被捕获在硅双量子点中，微波光子被存储在片上高阻抗超导谐振器中。腔光子的电场分量通过来自附近微磁体的强局部磁场梯度直接耦合到双点中的电子的电荷偶极子，并且间接耦合到电子自旋。这一结果为实现基于量子点的自旋量子位寄存器的大型网络开辟了道路，消除了使用自旋量子位进行可扩展量子计算的主要障碍。
2017-11-06 cond-mat.mes-hall
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
Using spin bias to manipulate and measure quantum spin in quantum dots
利用格林函数理论研究了具有自旋相关的化学势分裂（自旋偏置）的双量子点与电极的耦合。通过施加大的自旋偏置，可以以完全电的方式操纵量子点（点1）中的量子自旋。为了非侵入性地监视点1中的量子自旋的操纵，提出了第二量子点（点2）与点1弱耦合。在两个量子点之间存在交换相互作用的情况下，量子点1中的极化自旋表现得像有效磁场，并且使附近的量子点2中的自旋弱极化。通过向点2施加非常小的自旋偏置，可以探测通过点2的自旋相关输运，从而允许非破坏性地识别点1中的自旋极化。这两个步骤形成了一个完整的计划，以操纵一个被困的自旋，同时允许这种操纵被监测的双点系统使用纯电动的方法。
2008-06-16 cond-mat.mes-hall
Manipulation of single electron spin in a GaAs quantum dot through the application of geometric phases: The Feynman disentangling technique
在2DEG中电定义的量子点中的单个电子的自旋可以通过在施加的栅极电势的影响下在2D平面中的闭环中动态地移动量子点来操纵。在本文中，我们提出的解析表达式和数值模拟的自旋翻转概率在绝热演化过程中存在的Rashba和Dresselhaus线性自旋轨道相互作用。我们使用Feynman退纠缠技术来确定非阿贝尔Berry相位，并找到了三种特殊情况下的精确解析表达式：（i）纯Rashba自旋-轨道耦合，（ii）纯Dresselhause线性自旋-轨道耦合，（iii）Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合的混合物具有相同的强度。对于混合的Rashba和Dresselhaus自旋轨道耦合与不等的强度，我们得到的模拟结果，通过数值求解的Riccati方程起源于解开的过程。我们发现混合自旋-轨道耦合的自旋翻转几率一般大于纯Rashba情形和纯Dresselhaus情形的自旋翻转几率，并且只有当Rashba和Dresselhaus自旋-轨道耦合对称混合时才发生完全的自旋翻转.
2011-10-24 cond-mat.mes-hall
Manipulation of the Land$\acute{\text{e}}$ g-factor in InAs quantum dots through the application of anisotropic gate potentials: Exact diagonalization, numerical and perturbation methods
为了实现固态量子计算，我们研究了InAs量子点中各向异性栅势和磁场引起的电子自旋的Land $\acute{\text{e}}$ g因子的变化.在本文中，我们提出了解析表达式和数值模拟的土地$\acute{\text{e}}$ g因子的变化，各向同性和各向异性量子点。使用这两种分析技术和数值模拟，我们表明，Rashba自旋-轨道耦合的g-因子的变化与电场的制度，其中发生水平交叉或anticrossing有重大贡献。特别是，电场的可调性示出通过强Rashba自旋轨道相互作用，以涵盖广泛的g因子。本文的另一个主要结果是，各向异性的门势在轨道角动量中产生猝灭效应，如果对称和非对称量子点的面积保持恒定，则该效应减小了g因子的E场和B场可调谐性的变化。我们确定的土地$\acute{\text{e}}$ g-因子的变化中的电子态的水平交叉和反交叉。我们模拟了电子自旋的波函数，并估计了自旋态$|0,-1,+1/2>$和$|0,0,-1/2>$对应于最近实验研究的量子点的反交叉的大小（Phys. Rev. Lett. \textbf{104}，246801（2010））。
2011-10-24 cond-mat.mes-hall
A fault-tolerant addressable spin qubit in a natural silicon quantum dot
容错量子操作是量子计算发展的关键要求。这已经在各种固态系统中实现，包括为量子位提供核自旋自由环境的同位素纯化的硅，但不是在工业标准天然（未纯化）硅中。在这里，我们展示了一个可寻址的容错量子位使用一个天然的硅双量子点与微磁铁优化设计的快速自旋控制。这种优化的设计使我们能够实现最佳拉比振荡品质因数Q = 140，在拉比频率为10 MHz的频率范围内的两个数量级高于在以前的研究中实现的。这导致了99.6%的量子比特保真度，这是天然硅量子比特的最高报告，与同位素纯化的硅量子点量子比特相当。这一结果可以激发工业和量子计算社区的贡献。
2016-02-25 cond-mat.mes-hall
Control of electron spin and orbital resonance in quantum dots through spin-orbit interactions
研究了在声子诱导弛豫和退相干的情况下，共振振荡电磁场对耦合横向量子点中单个电子的影响。使用对称性参数，它表明，自旋和轨道共振可以有效地控制自旋-轨道相互作用。这种控制是可能的，这是由于拉比频率对作为自旋-轨道相互作用的各向异性的结果的点配置（点的取向和静态磁场）的强敏感性。所谓的易通过配置被示出为特别适合于自旋量子比特的磁操纵，确保长的自旋弛豫时间和保护自旋量子比特免受伴随片上操纵的电场干扰。
2007-08-09 cond-mat.mes-hall
