Electromagnetic Pulse Driven Spin-dependent Currents in Semiconductor Quantum Rings
研究了在两个非对称皮秒电磁脉冲驱动下，具有Rashba自旋轨道相互作用（SOI）的量子环中的非平衡电荷和自旋相关电流。研究了平衡持续电荷和持续自旋相关电流。结果表明，动态电荷和动态自旋相关电流随静态外磁通量的变化是平滑的，SOI提供的SU（2）有效磁通改变了动态电荷和动态自旋相关电流的相位.在半径较大的量子环中，总电荷电流随脉冲间延迟时间的振荡周期较大。脉冲场的参数在一定程度上控制总电荷和总自旋相关电流。计算适用于在含有数百个电子的III-V族和II-VI族半导体异质结中制造的纳米环。
2009-02-11 cond-mat.mes-hall
Dynamic charge oscillation in a quantum conductor driven by ultrashort voltage pulses
Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国国家科学研究中心，格勒诺布尔理工学院，尼尔研究所）；Laboratoire de Physique des Solides, CNRS UMR 5802-Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay（固体物理实验室，法国国家科学研究中心联合研究单位5802-巴黎南大学，萨克雷大学）
研究探讨了超短电压脉冲驱动下量子导体非绝热输运中的动态电荷振荡现象，提出了一种通用方法，适用于各类量子导体，并展示了其在强关联体系中的鲁棒性。
2026-04-16 cond-mat.mes-hall
Pulsed-gate measurements of the singlet-triplet relaxation time in a two-electron double quantum dot
利用脉冲门技术测量了双电子双量子点中近简并自旋态的单重态-三重态弛豫时间。作为脉冲周期持续时间和磁场的函数测量的从（1，1）电荷占据状态到（0，2）状态的转变允许测量（1，1）单重态-三重态弛豫时间（~70微秒）和（0，2）单重态-三重态分裂。使用电荷感测而不是电流测量允许容易地探测长弛豫时间。
2004-12-05 cond-mat.mes-hall
Optimal control of a charge qubit in a double quantum dot with a Coulomb impurity
研究了调制激光脉冲在双电子量子点中产生高效快速电荷局域化跃迁的效率。在有效质量近似下，利用组态相互作用方法计算了量子点模型的电子结构。与激光的电场的相互作用被认为是在偶极近似和最优控制理论应用于设计高保真超快脉冲在原始样品。我们评估了库仑带电杂质的存在对脉冲的效率和速度的影响。提出了一种基于两步优化的协议，以保留原始脉冲的两个优点。影响的电荷本地化的过程中解释从最低的双电子态的偶极跃迁，所描述的一个有效的电子-电子相互作用的离散模型。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall
Parity-to-charge conversion for readout of topological Majorana qubits
本文从理论上研究了区分一维拓扑超导体两个基态的方案，这一方案可以作为Majorana量子比特读出的基础。该方案基于奇偶电荷转换，即，超导体的基态宇称被转换为隧道耦合辅助量子点上的电荷占据。我们描述了某些错误机制如何降低质量的奇偶电荷转换过程。我们认为（i）泄漏由于一个强大的读出隧道脉冲，（ii）不完整的电荷拉比振荡由于慢电荷噪声，和（iii）电荷弛豫由于声子发射和吸收。为了描述这些效应，我们使用基于理想Kitaev链的简单模型Hamilton，并尽可能得出一般一维拓扑超导体的结论。通常，可以通过为读出隧道脉冲选择平滑形状和最佳强度来最小化误差机制的影响。在基于InAs异质结器件参数的案例研究中，我们估计奇偶电荷转换误差主要是由于弱隧道脉冲的慢电荷噪声和强隧道脉冲的泄漏。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall
Photo-induced, non-equilibrium spin and charge polarization in quantum rings
研究了具有自旋轨道相互作用的量子环在线偏振、皮秒、非对称电磁脉冲作用下的自旋相关动力学响应。所产生的偶极矩的振荡对环中占据数的奇偶性和自旋轨道耦合的强度敏感。它示出了相关的发射光谱如何可以通过脉冲强度或栅极电压来控制。此外，我们检查如何静态磁通量可以修改的非平衡动力学。在自旋轨道相互作用的存在下，对于顺磁环，所施加的脉冲导致自旋分裂，非平衡局部电荷密度。由此产生的时间自旋极化垂直于光脉冲极化轴，并以自旋分裂电荷密度的频率周期性地振荡。自旋平均非平衡电荷密度相对于脉冲极化轴具有左右对称性。这里提出的计算是适用于在异质结的III-V族和II-VI族半导体含有几百个电子制造的纳米环。
2008-06-02 cond-mat.mes-hall
Ultrafast pulse phase shift in a charged quantum dot- micropillar system
采用基于矢量Maxwell赝自旋模型的量子主方程方法，计算了微柱腔中带负电荷量子点的基本单重态三重态跃迁中自旋布居数和相干态的量子演化.系统的激励是通过超短的圆极化或线极化共振脉冲实现的。通过实现一个现实的微柱腔的几何形状，我们数值模拟了一个巨大的光学相移（$\sim \pm π/2$）的共振圆偏振脉冲在弱耦合制度。我们预测的相移大大超过了连续波，线性偏振激发下实验观察到的克尔旋转角$(\sim{6 ^{\circ}})$。相比之下，我们表明，一个线性偏振脉冲旋转到一个小得多的程度，几度。取决于初始边界条件，这是由于正交电场分量在时间上的振幅积累的延迟或提前。与以前发表的工作，占主导地位的自旋弛豫和退相干过程中充分占系统动力学。我们的动力学模型可以用于优化的光学偏振旋转角的自旋光子纠缠和超快偏振开关的芯片上实现。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall
Revivals, collapses and magnetic-pulse generation in quantum rings
利用基于密度矩阵形式的微观理论，我们研究了短非对称电磁脉冲驱动下介观环中电荷极化和电荷电流动力学的量子恢复和崩溃。塌缩态用于亚皮秒开关的电流和相关的磁化，从而使脉冲磁场的产生具有可调的时间结构和形状不对称性，这提供了一个新的工具，研究超快自旋动力学和棘轮效应。
2006-08-25 cond-mat.mes-hall
Pulse-pumped double quantum dot with spin-orbit coupling
我们考虑了一维自旋轨道耦合双量子点中一个量子比特的全驱动量子动力学。驱动扰动采取单个半周期电场脉冲的形式。自旋-轨道耦合导致自旋和电荷密度的非平凡演化，使得这两个量的动力学不规则。结果，电荷密度分布变得强烈地依赖于自旋。在电荷和自旋通道中可以清楚地看到从场致隧穿到强耦合区的转变。这些结果对于理解纳米结构中的自旋操纵技术可能是重要的。
2010-09-25 cond-mat.mes-hall
Errors due to Finite Rise/fall Times of Pulses in Superconducting Charge Qubits
我们用数值方法研究了带有超导电荷量子比特的双量子比特门的动力学。为了实现双量子比特门，计算了$E_J$与$E_L$的精确比率以及相应的操作时间。我们研究了脉冲的有限上升/下降时间对双量子比特门实现的影响。研究发现，实现双量子比特门的误差随脉冲的上升/下降时间呈二次方增长。
2002-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quasiparticles states for integer- and fractional-charged electron wave packets
众所周知，具有整数量子通量的洛伦兹电压脉冲可以在量子导体中产生无噪声电流。电流由导体费米海中的带电准粒子携带，它们具有明确的波函数，被命名为“levitons”。然而，目前尚不清楚当脉冲的通量朝着分数值连续变化时，浮子如何演变。为了回答这个问题，我们引入了一组Wannier型的单体波函数，它可以用来描述由任意通量的洛伦兹脉冲注入的准粒子的量子态。我们表明，通过调整脉冲的通量，levitons可以演变成携带分数电荷的准粒子。同时，额外的分数电荷准粒子也可以被激发，从而形成中性电子-空穴对。这些准粒子的信息可以从电流的散粒噪声中提取出来。这些知识将有助于对固态电路中传播电子的时间分辨量子控制。
2021-02-25 cond-mat.mes-hall
Stopping electrons with radio-frequency pulses in the quantum Hall regime
现代电子电路的大多数功能依赖于使用例如场效应晶体管来修改电子所遵循的路径的可能性。在这里，我们将讨论这条路径的修改和电子流的量子动力学之间的相互作用。具体来说，我们研究了电荷脉冲通过量子霍尔制度的二维电子气的边缘状态的传播。通过发送射频（RF）激励耦合到电子气的顶栅电容，我们操纵这些边缘状态动态。我们发现，一个快速的RF的栅极电压的变化可以停止样品内的电荷脉冲的传播。这种效应与量子霍尔体系中体态的消失速度以及朗道能级的动量和横向限制之间的特殊联系密切相关。我们的研究结果提出了在量子霍尔系统中停止、释放和切换电荷脉冲轨迹的新可能性。
2014-05-14 cond-mat.mes-hall
Real Time Electron Tunneling and Pulse Spectroscopy in Carbon Nanotube Quantum Dots
我们研究了碳纳米管（CNT）中的量子点（QD），其中QD几乎与引线隔离。铝单电子晶体管（SET）用作QD的电荷检测器。我们使用脉冲光谱和实时电荷检测两者精确地测量和调谐在1 kHz和1 Hz之间的范围内进入QD的隧道速率，并测量隔离QD的激发光谱。
2008-11-17 cond-mat.mes-hall
Pulsed Nuclear Pumping and Spin Diffusion in a Single Charged Quantum Dot
我们观察到在周期性光脉冲驱动下，单个带电量子点的核自旋与其三子跃迁之间的反馈过程。该脉冲序列散布非共振超快脉冲，用于相干电子自旋旋转和共振窄带光泵浦。反馈表现为一个滞后的三角形状图案的自由感应衰减的单自旋。我们提出了一个简单的准解析数值模型来描述这一现象，指出反馈过程是由量子点内部的光学核泵浦和核自旋扩散的抵消效应引起的。这种效应允许将电子拉莫尔频率动态调谐到由脉冲定时确定的值，潜在地允许更复杂的相干控制操作。
2009-12-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant-pulse operations on the buried donor charge qubits in semiconductors
提出了一种新的双施主电荷量子比特的旋转方案，该量子比特的逻辑态是由单个电子的两个最低能态定义的。它表明，利用微波脉冲调谐到谐振与辅助激发分子水平允许在很短的时间内实现各种单量子比特操作。退相干效应进行了分析的P $_2^+$：Si系统的例子，并示出足够弱的实验实现该方案是可能的。
2004-11-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Nonadiabatic quantum control of a semiconductor charge qubit
我们演示了单电子电荷量子比特的多脉冲量子控制。量子比特的操纵通过施加非绝热电压脉冲到表面耗尽栅极和读出实现使用量子点接触电荷传感器。我们观察到响应于π/2 -π/2脉冲序列的激发态占据中的Ramsey条纹，并提取距离电荷简并点约60 ps的T2*。模拟结果表明，这些结果可以扩展到实施的电荷回波，通过减少点间隧道耦合和脉冲上升时间，从而增加非绝热脉冲。
2012-03-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-Demand and Tunable Andreev-Conversion of Single-Electron Charge Pulses
该研究提出了一种通过超导体的Andreev过程实现单电子电荷脉冲转换为空穴的按需和可调机制，利用量子霍尔样品的chiral边态进行干涉磁通量控制，实现了相干电子-空穴叠加的可控生成。
2025-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Ensemble properties of charge carriers injected by an ultrashort laser pulse
强超短激光脉冲在透明固体中产生的载流子的平均有效质量随着激发机制从多光子跃迁转变为带间隧穿而显著增加。我们从理论上研究了几种晶体和半导体的这种现象。以金刚石为代表的电介质，详细分析了激光作用下其光学性质的变化。当自由载流子浓度较高时，我们发现平均有效质量不仅控制带内电荷载流子输运，而且控制带间对光学响应的贡献。我们观察到，激发诱导的双折射是特别大的参数，其中等离子体响应补偿的线性响应的未扰动固体。
2018-11-20 cond-mat.mes-hall physics.optics
Space Charge Expansion for Time-resolved Spin-Polarized Electron Spectroscopy
研究了单应变层和应变阱超晶格异质结的时间分辨自旋极化电子光电子能谱随激发脉冲能量的变化。在平均电流超过10 nA时，发射脉冲轮廓在电子输运到检测器期间被空间电荷脉冲扩展修改。脉冲扩展能够分离在样品中花费最少时间的电子。对于超晶格结构，这些电子显示出大于90%的最大极化。两种结构的脉冲轮廓的变化被解释为导致有效NEA值的差异。
2004-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Robustness of electron charge shuttling: Architectures, pulses, charge defects and noise thresholds
本文数值模拟了Si/SiO2器件的“传送带”电荷穿梭场景，发现仅需三个独立电极即可在脉冲缺陷、电荷缺陷和噪声下保持近乎完美的绝热性，证明其是提供半导体量子器件连接性的优秀方案。
2025-04-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of charge noise on a pulse-gated singlet-triplet $S-T_-$ qubit
研究了脉冲门控半导体双量子点量子比特的动力学行为。在我们的实验中，量子比特的相干时间相对较长，但量子振荡的可见性较低。我们表明，这些意见是一致的理论，包括退相干所产生的电荷噪声，引起失谐波动的双点。由于来自电荷噪声的影响在单重态-三重态避免的能级交叉附近最大，所以当单重态-三重态避免的能级交叉发生在操作期间交叉的电荷简并点附近时，振荡的可见性低，但是在量子相位累积的大失谐值处仅存在适度的退相。该理论与实验数据吻合得很好，并预言通过适当调节点间隧穿速率可以大大提高可见度。
2017-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent Adiabatic Spin Control in the Presence of Charge Noise Using Tailored Pulses
从理论和实验两方面研究了GaAs双量子点中单重态-三重态能级交叉的有限时间Landau-Zener跃迁。在高行驶速度限制下扫过防交叉导致可见度小的振荡。在这里，我们演示了如何增加振荡的可见性，同时保持扫描时间短于T2* 使用一个定制的脉冲与失谐依赖的水平速度。我们的研究结果表明，一个因素~2.9的振荡可见性的改善。特别是，我们能够获得约0.5的Stückelberg振荡的可见性，这证明了量子位态的等权重叠加的创建。
2013-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing NV and SiV charge state dynamics using high-voltage nanosecond pulse and photoluminescence spectral analysis
本研究利用高压纳秒脉冲和光致发光光谱分析，探究了金刚石中共存 NV 和 SiV 中心的电荷态动力学，实现了约 MHz 速率的电荷态快速转换，并揭示了常被忽视的 SiV$^{2-}$ 态为主要布居。
2023-09-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In operando cryo-STEM of pulse-induced charge density wave switching in TaS$_2$
本文利用原位冷冻STEM直接观察TaS$_2$器件中脉冲诱导的电荷密度波转变，发现该转变由焦耳热驱动并取决于电压幅值，同时揭示了位错对器件性能的显著影响，为开发可靠的TaS$_2$电子产品提供了关键机制理解。
2023-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Efficient Resistance Switching between Charge Ordered Phases in 1T-TaS$_2$ with a Single Picosecond Electrical Pulse
高性能计算的进步需要存储器技术的显著进步。在保证在亚ns时间尺度上的有效器件操作的新颖存储器技术中，1 T-TaS $_2$的电荷有序相之间的电阻切换已经显示出对于高速、能量高效的非易失性存储器器件的开发潜在地有用。虽然超快开关以前曾报道过光脉冲，但确定由电脉冲触发的实际设备的固有速度极限在技术上具有挑战性，迄今为止仍在很大程度上未被探索。一个新的光电实验室上的一个芯片，设计用于测量超快存储器开关，使一个精确的测量的电气开关参数与100 fs的时间分辨率。一个光电导响应用于超短电脉冲的产生，而其沿共面传输线的传播是使用电光采样使用的目的生长的高电阻电光（镉，锰）Te晶体基板检测。通过将传输线和1 T-TaS $_2$器件组合在单个光电子电路中，证明了具有单个1.9 ps电脉冲的非易失性电阻切换，具有极小的每单位面积切换能量密度E $_A$ = 9.4 fJ/ $μ$ m $^2$。实验表明，利用非易失性电荷有序状态之间的切换的超快、节能电路为低温存储器件提供了一个新的技术平台。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Two-qubit CZ gates robust against charge noise in silicon while compensating for crosstalk using neural network
使用硅自旋量子位的双量子位门的保真度受到电荷噪声的限制。当试图使用局部回波脉冲动态补偿电荷噪声时，串扰可能导致复杂化。我们提出了一种使用深度神经网络来优化分析设计的复合脉冲序列的组件的方法，从而产生对电荷噪声误差鲁棒的双量子位门，同时还考虑到串扰。我们分析了两个实验动机的情况。对于具有强EDSR驱动和可忽略串扰的场景，复合脉冲序列产生比简单余弦脉冲高出一个数量级的改进。在具有中等ESR驱动和明显串扰的情况下，使得简单的分析控制场是无效的，使用神经网络方法的优化允许保持数量级的改善，尽管串扰。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge dynamics in spintronic THz emitters
我们表明，要正确描述自旋电子太赫兹发射器中的超快电流，有必要考虑电荷平衡。飞秒激光脉冲和逆自旋霍尔效应（ISHE）局部感应的电荷电流导致了照射区域边缘的超快充电现象。随后的放电导致具有延迟和时间常数的电流回流，该时间常数主要取决于发射极的电导率。一方面，只有这种延迟的电荷平衡允许通过太赫兹发射检测初级电流脉冲，因为瞬时回流将消除任何远场发射。另一方面，特别是对于较长的光脉冲的回流可以显着改变发射光谱相比，通过抑制低频成分的初始自旋电流脉冲。对于基于充电电流分布的自旋物理分析，重要的是要理解，自旋电流的定时不能从充电电流推断，除非ISHE和回流的贡献可以去卷积。
2022-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Wigner representation of Andreev-reflected charge pulses
本研究利用维格纳函数表示分析量子霍尔边缘态电荷脉冲在超导体界面的安德烈夫反射，揭示时频响应，并预测洛伦兹脉冲产生的单粒子激发反射行为。
2025-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Charge and spin dynamics driven by ultrashort extreme broadband pulses: a theory perspective
本文综述了近年来利用超短和超宽带电磁脉冲控制低维电子系统中电荷和自旋动力学的理论进展。一个特别的重点放在子周期和单周期脉冲和它们的利用相干控制。讨论主要限于脉冲持续时间短于与所涉及的激发的光谱特征相关联的特征时间尺度的情况。我们发现，脉冲作用实质上相当于在脉冲期间适当选择的时刻系统的量子态之间的量子映射。一个特定的脉冲形状上的后脉冲动力学的影响减少到几个积分参数进入量子映射的表达式。这种减少计划的有效性范围为不同强度的驱动领域的建立和讨论特定的纳米结构。与一个周期性的脉冲序列的行为，它示出了如何系统可以被引导到，并在很大程度上保持在预定义的状态。这种非平衡持续性的条件是通过几何相位，这被确定为适当的量来指示周期性驱动的量子系统的准平稳性。演示了皮秒和亚皮秒时间尺度上的纳米结构中的电荷，自旋和谷自由度的控制。该理论的说明与几个应用到一维半导体量子线和超晶格，双量子点，半导体和石墨烯量子环。此外，我们认为强相关系统的响应短宽带脉冲，并表明这种情况下承担了很大的潜力，揭示高阶相关性，而他们建立在激发。
2016-11-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.atm-clus
