Direct Dispersive Monitoring of Charge Parity in Offset-Charge-Sensitive Transmons
超导电路的一个显著特点是，它们的本征谱和模间耦合强度可以用代表量子线路元件组合的简单哈密顿量很好地预测。特别感兴趣的是用于描述transmon量子比特的本征谱的库珀对盒哈密顿量，它可以强烈地依赖于约瑟夫森元件上的偏移电荷差。值得注意的是，这种偏移电荷依赖性也可以在辅助读出模式和偏移电荷敏感（OCS）机制中制造的transmon之间的色散耦合中观察到。我们利用这种效应来实现直接的，高保真度的色散读出的联合等离子体和电荷宇称态的OCS transmon，这使得有效的检测电荷波动和非平衡准粒子动力学。具体来说，我们表明，额外的高频滤波可以延长我们的设备的电荷宇称寿命的两个数量级，从而显着改善能量弛豫时间$T_1\sim200~μ\mathrm{s}$。
2019-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Gate-controlled spin polarized current in ferromagnetic single electron transistors
我们通过使用涉及自旋和电荷自由度的二维状态空间应用主方程计算，从理论上研究了铁磁/正常金属/铁磁单电子晶体管中的自旋相关输运。当铁磁引线的磁化方向反平行排列时，自旋在岛中积累，并且两个自旋的化学势差被建立。这种化学势的变化作为岛中的电荷偏移，并改变自旋电流的栅极依赖性。利用这种效应，可以通过调节栅极电压来控制电流的极化直到铅的极化。
2001-09-21 cond-mat.mes-hall
Universal gates for protected superconducting qubits using optimal control
我们利用量子最优控制理论实现了两个受保护超导电路的量子门：重磁通量子比特和0- $π$量子比特。利用自动微分便于同时包含多个优化目标，允许获得具有真实脉冲形状的高保真度门。对于这两个量子位，不相交的支持低位波函数防止直接人口之间的计算基础状态转移。相反，最佳控制有利于涉及更高水平的动态，有效地提高了保护的一小部分门持续时间。对于0- $π$量子位，较高水平之间的矩阵元素的偏移-电荷依赖性对门协议提出了额外的挑战。为了缓解这个问题，我们在优化过程中随机化偏移电荷，将系统转向对电荷变化不敏感的脉冲形状。获得的封闭系统的结晶度为99%或更高，并显示在开放系统模拟略有减少。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Band offsets and stability of WSe$_2$/RuCl$_3$ van der Waals charge-transfer contacts
Aarhus University（奥胡斯大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
通过微聚焦角分辨光电子能谱测量WSe$_2$/RuCl$_3$接触的能带偏移，发现价带向费米能级移动0.68 eV，并揭示电荷转移对制备条件敏感。
2026-06-24 cond-mat.mes-hall
Charge accumulation at the boundaries of a graphene strip induced by a gate voltage: Electrostatic approach
研究了栅压作用下石墨烯带中感应电荷的分布。我们计算分析的电荷分布，并证明了强大的（宏观）电荷积累沿微米宽的带的边界。这种电荷的不均匀性是特别重要的，在量子霍尔制度，我们预测的边缘状态和两种不同类型的这种状态的共存的数量增加了一倍。石墨烯为基础的纳米电子学的应用进行了讨论。
2008-06-03 cond-mat.mes-hall
Charge filling factors in clean and disordered arrays of tunnel junctions
我们模拟一维阵列的隧道结使用动力学蒙特卡罗方法研究电荷填充行为在大充电能量的限制。通过施加一个小的固定电压偏置和不同的偏移电压，我们调查这种行为在清洁和无序阵列（弱和强的无序效应）。电流的偏移电压相关调制对背景电荷无序高度敏感，并且根据无序的强度表现出实质性变化。我们表明，虽然小的分数电荷填充因子很可能被洗出实验设备由于强背景电荷紊乱，较大的因素可能是可观察到的。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall
Gate-Sensing Charge Pockets in the Semiconductor Qubit Environment
我们报告了使用色散栅极传感（DGS）作为探测异质结为基础的量子位器件的电荷环境的一种手段。DGS技术检测与单电子隧道事件相关的量子电容中的小位移，被证明对可能在定义量子位及其读出传感器的表面栅极下方和周围的潜在景观中的电荷袋敏感。配置一个量子点接触（QPC）作为一个本地化的发射极，我们展示了这些电荷袋是如何激活的电子隧穿通过势垒的弛豫。电荷袋的存在会在栅极偏置中产生不受控制的偏移，并且它们通过片上隧道电流的热激活表明了导致半导体量子比特中的退相干的电荷噪声的进一步来源。
2017-06-29 cond-mat.mes-hall
Correlations of mutual positions of charge density waves nodes in side-by-side placed InAs wires measured with scanning gate microscopy
我们调查的相互位置的电荷密度波节点在并排放置的InAs纳米线在存在的导电原子力显微镜尖端作为一个移动门在氦气温度下的相关性。扫描门显微镜扫描表明两条线的电荷密度波节点的位置相互关联。观察到节点位置的普遍相互移动和“晶格失配”缺陷。这些观察表明，库仑相互作用的电荷密度波在InAs纳米线的形成中的关键作用。
2015-04-24 cond-mat.mes-hall
Absence of Charge Offset Drift in a Transmon Qubit
Ecole Normale Supérieure de Lyon, CNRS, Laboratoire de Physique（里昂高等师范学院，法国国家科学研究中心，物理实验室）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile（智利大学理学院物理与数学系）；Institut Quantique and Département de Physique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所及物理系）
本研究展示了一种基于钽的transmon量子比特，其电荷偏移在三个月内保持为零，未影响量子比特寿命，揭示了超导电路中电荷偏移漂移的消除途径。
2026-03-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Gate reflectometry for probing charge and spin states in linear Si MOS split-gate arrays
我们沿着SOI台面制作了多个分裂栅器件的线性排列，从而形成了具有最近邻耦合的可单独控制的Si量子点（QD）的2xN阵列。我们实现了两种不同的基于门反射的读出方案，要么探测spindependent电荷运动的耦合静电计与单发精度，或直接感测自旋相关的量子电容。这些结果具有重要意义的快速，高保真度的大阵列的foundrycompatible硅MOS自旋量子位的单次读出。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall
In situ reduction of charge noise in GaAs/AlGaAs Schottky-gated devices
我们发现，绝缘静电门可以用来强烈抑制无处不在的背景电荷噪声肖特基栅GaAs/AlGaAs器件。通过一个2-D自洽模拟的导带分布，我们表明，这一观察结果可以解释为减少泄漏的电子从肖特基栅极到半导体通过肖特基势垒，符合“偏置冷却”的效果。在噪声降低时，噪声功率谱通常从洛伦兹型变为$1/f$型。通过比较不同Al含量的晶片，我们排除了DX中心在电荷噪声中起主导作用。
2008-12-03 cond-mat.mes-hall
Charge detection in gate-defined bilayer graphene quantum dots
我们报告了使用集成电荷检测器在双层石墨烯中静电定义的量子点设备中的电荷检测。该器件的制造没有任何蚀刻，并具有石墨背栅，从而产生高质量的量子点。电荷检测器基于在150 nm宽的栅极下方通过耗尽与第一量子点分离的第二量子点。我们发现，库仑共振的传感点是敏感的个别充电事件附近的量子点。由于单电子充电引起的电势变化导致通过电荷检测器的电流的阶跃状变化（高达77%）。此外，可以检测具有可调谐隧穿势垒的量子点和耦合量子点的充电状态。
2019-10-17 cond-mat.mes-hall
Radio frequency pulsed-gate charge spectroscopy on coupled quantum dots
利用脉冲门技术直接观测了耦合量子点中的时间分辨电子动力学。当单个栅极电压用周期性脉冲串调制时，平均电荷占用用附近的量子点接触作为检测器来测量。我们设置的一个关键组件是针对宽带射频应用优化的样品架。我们的装置可以在低于纳秒的时间尺度上检测单个电子的位移。通过使用速率方程模型的个别障碍和弛豫时间的隧道费率得到。我们展示了使用这种技术的可调谐双量子点，这也可以用于相干电荷量子比特控制的充分表征。
2010-11-11 cond-mat.mes-hall
Level spectrum and charge relaxation in a silicon double quantum dot probed by dual-gate reflectometry
我们报道了在低温下工作的金属-氧化物-半导体双栅硅晶体管作为双量子点器件的双栅反射测量。反射计装置由分别连接到两个栅电极的两个射频谐振器组成。通过同时测量它们的色散响应，我们得到了器件的完整电荷稳定性图。两个量子点之间以及每个量子点与源极或漏极接触之间的电荷跃迁通过反射的射频信号中的相移来检测。在有限偏压下，反射计允许探测到激发的量子点状态的电荷跃迁，从而使得能够直接访问量子点的能级光谱。有趣的是，我们发现，在两个点之间的电荷传输的存在下，点间跃迁的反射率签名显示一个包含在双量子点的电荷弛豫速率的定量信息的下降峰结构。
2017-01-19 cond-mat.mes-hall
Giga-Hertz quantized charge pumping in bottom gate defined InAs nanowire quantum dots
半导体纳米线（NW）是一种多功能、高度可调的材料平台，是纳米尺度和量子物理学许多新发展的核心。在这里，我们展示了电荷泵，即，单个电子在高达$1.3\,$ GHz的频率下通过InAs NW量子点（QD）器件的受控传输。QD在NW中由一系列局部底栅以现有技术的器件几何形状静电感应。单个栅极的周期性调制足以获得与调制频率成比例的直流电流。直流偏置、调制幅度和局部栅极上的栅极电压可以用于控制每个周期传送的电荷数量。InAs纳米线中的电荷泵不仅与作为当前标准的计量学相关，而且还开辟了通过单电子光谱和相关实验来研究各种奇异状态物质（例如Majorana模式）的机会。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall
Exfoliated hexagonal BN as gate dielectric for InSb nanowire quantum dots with improved gate hysteresis and charge noise
我们表征InSb量子点诱导的底部指状门内的纳米线，通过气-液-固过程中生长。栅极与纳米线之间由一层厚度为35 nm的六方氮化硼薄片隔开.我们探测了具有$\sim 2.5\,\mathrm{meV}$充电能量和高达$0.3\,\mathrm{meV}$轨道激发能的门诱导量子点的库仑菱形。覆盖5个库仑菱形的扫描的门滞后揭示了在向上和向下扫描之间仅$60\mathrm{μeV}$的能量滞后。电荷噪声的研究通过长期测量的库仑峰的斜率揭示潜在的波动$\sim 1\,μ\mathrm{eV}/\mathrm{\sqrt{Hz}}$在1\，Hz。这使得h-BN成为目前报道的低间隙III-V族纳米线具有最低栅极滞后和最低低频电位波动的电介质。所提取的值类似于Si/SiGe和Si/SiO ${_2}$系统内的现有技术的量子点。
2020-06-22 cond-mat.mes-hall
Demonstration of conditional gate operation using superconducting charge qubits
自从首次演示超导电荷量子位的量子态的相干控制以来，各种基于约瑟夫森结的量子位已经实现，在相干时间和读出方案方面取得了显着进展。尽管这种固态设备的当前水平仍然不如最先进的基于显微系统的量子比特先进，但这些发展以及潜在的可扩展性，使其重新成为量子计算机构建模块的有力候选者。最近，电容耦合超导量子比特中的相干振荡和微波光谱已经被报道。量子计算的下一个挑战是实现逻辑门。在这里，我们展示了一个条件门操作使用一对耦合超导电荷量子比特。使用脉冲技术，我们准备了不同的输入状态，并表明它们可以通过受控非（C-NOT）门操作在状态的幅度上进行变换。虽然在门操作过程中的相位演化仍有待澄清，目前的结果是朝着实现一个通用的固态量子门的重要一步。
2003-11-04 cond-mat.mes-hall
Transmission and reflection of charge density waves in a quantum Hall edge controlled by a metal gate
量子能量隐形传态（QET）是一种与量子真空相关的协议。量子霍尔系统中的边缘通道非常适合于QET的实验验证。为此，我们研究了电荷密度波的激发和检测电容耦合的前栅电极。我们观察到的电荷密度波的波形，这是成比例的所施加的方波电压的时间导数。此外，我们研究的电荷密度波的传输和反射行为，通过施加电压到另一个前栅电极，以控制边缘状态的路径。我们表明，阈值电压的主导方向是切换在任何传输或反射密集和稀疏波是不同的阈值电压，电流停止流动在平衡态。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall
Gate-controlled charge transfer in Si:P double quantum dots
我们提出了低温电荷传感测量纳米级磷注入硅双点。注入的磷形成两个50 nm直径的岛，具有源极和漏极引线，它们通过未掺杂的硅隧道势垒彼此分离。的点的占用控制的表面栅极和监测使用铝单电子晶体管，这是电容耦合到点。我们观察到一个电荷稳定性图符合设计的多电子双点系统，这与电容建模的结构。我们讨论了这些结果的意义，以实现更小的设备，可用作电荷或自旋量子位。
2008-03-25 cond-mat.mes-hall
Fast charge sensing of Si/SiGe quantum dots via a high-frequency accumulation gate
量子点阵列是实现自旋量子位的通用平台，因为高带宽传感器点可以与单点、双点和三点量子位集成，从而产生快速和高保真度的量子位读出。然而，对于未掺杂的硅器件，传感器欧姆的反射测量受到二维电子气（2DEG）的有限电阻率的影响，并且替代的读出方法限于测量量子位电容，而不是量子位电荷。通过将表面贴装谐振电路耦合到高阻抗传感器的柱塞栅极，我们实现了与电阻性2DEG兼容的快速电荷传感技术。我们证明了这一点，通过获取在高速电荷稳定性图的双和三点阵列的Si/SiGe异质结构，以及脉冲栅极单次充电和自旋读出的集成时间低至2.4 $μ$ s。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall
Dual-gated hBN/bilayer-graphene superlattices and the transitions between the insulating phases at the charge neutrality point
我们报道了双栅六方氮化硼（hBN）/双层石墨烯（BLG）超晶格的输运性质。这里，BLG是非扭曲的，即，一般型斑叶.本文主要研究了普通BLG的电荷中性点。在垂直磁场作用下，通过改变位移场的方法检测了CNP中两个绝缘相之间的相变，并研究了其电阻温度特性和磁阻效应。这项工作为探索hBN/BLG超晶格的全局相图开辟了途径。
2022-11-18 cond-mat.mes-hall
Non-adiabatic charge state transitions in singlet-triplet qubits
在双量子点单重态-三重态量子比特中，交换相互作用被用于量子门操作和量子比特状态的测量。可以通过施加栅极电压脉冲来电子地控制交换。利用精确对角化方法模拟了单重态和双重态量子比特系统中的交换诱导电荷态跃迁。我们发现，快速失谐脉冲可能会导致不同的单重态电荷之间的泄漏。泄漏可能导致测量误差并阻碍量子门操作，例如在双量子位库仑门的情况下。
2013-09-26 cond-mat.mes-hall
Unconventional gate voltage dependence of the charge conductance caused by spin-splitting Fermi surface by Rashba-type spin-orbit coupling
计算了正常金属（NM）/二维电子气（2DEG）结中电荷电导与栅电压（Vg）的关系，其中2DEG中存在Rashba自旋轨道耦合和铁磁性.我们称这种2DEG为铁磁Rashba金属（FRM），FRM的化学势由Vg控制。我们澄清了在我们以前的工作中发现的NM/FRM结中电荷电导的非常规Vg依赖性的物理起源[J. Phys. Soc. Jpn. 87，034710（2018）]，其中电荷电导随着Vg增加，尽管FRM中的载流子数量减少。我们计算了动量分辨的电荷电导。它澄清了非常规Vg依赖的起源是由于在FRM的内费米面的大小作为$V_{g}$的函数的非单调变化。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall
Charge-noise tolerant exchange gates of singlet-triplet qubits in asymmetric double quantum dots
在半导体双量子点单重态-三重态量子比特结构中，由于量子比特的电荷环境引起的退相干是实现大规模量子计算的一个严重障碍。电荷退相干的影响可以通过在所谓的甜蜜点区域中操作量子位来减轻，在甜蜜点区域中，量子位对电噪声不敏感。在本文中，我们提出了基于两个不同尺寸的量子点的单重态-三重态量子比特。这样的非对称双点系统允许实现具有在较大点的双占用电荷区域中操作的可控交换分裂$J$的交换门，其中量子位对电荷噪声具有高弹性。在较大的点中，可以使用磁场将$J$淬灭到小于点内隧穿的值，而较小的点及其较大的分裂可以用于量子位的投影读出。
2014-12-04 cond-mat.mes-hall
Low frequency correlated charge noise measurements across multiple energy transitions in a tantalum transmon
用钽金属制造的量子比特已被证明具有大于300 $μ$ s的能量弛豫时间，因此，为跨多个更高能量跃迁的高精度相关噪声研究提供了有吸引力的平台。通过设备的高相干性，以精确的方式跟踪多电平波动的量子频率，使我们能够提取电荷偏移和准粒子动力学。我们观察到钽器件中的电荷偏移行为与之前低频电荷噪声研究中测量的电荷偏移行为有质的不同。特别是，我们发现的电荷偏移动力学是占主导地位的罕见的，离散跳跃之间的有限数量的准静态电荷配置，以前未观察到的超导量子比特的电荷噪声过程。
2021-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiplexed Charge-locking Device for Large Arrays of Quantum Devices
我们提出了一种形成和控制大阵列的门定义的量子器件的方法。该方法使用了一种新的，片上，多路复用的电荷锁定系统，并有助于克服在低温恒温器测量系统中可用的电线的数量所施加的限制。介绍了两种设备创新。首先，多路复用器设计，其利用分裂门以允许多路复用器在每个分支处划分三个或更多路。其次，我们描述了一种设备架构，利用多路复用器型的计划，以锁定到栅电极上的电荷。该设计允许访问和控制其总数超过可用电触点的栅极，并能够形成、调制和测量大型量子器件阵列。我们利用这些创新的n型GaAs/AlGaAs衬底上制造的设备，并调查锁定到栅极上的电荷的稳定性。通过测量由器件中的浮栅形成的单个量子点的库仑阻塞峰来示出概念验证。浮栅每小时漂移约一个库仑振荡。
2014-08-21 cond-mat.mes-hall
A high-sensitivity gate-based charge sensor in silicon
量子计算机的实现需要量子比特特定的测量能力来读出量子系统的最终状态。自旋相关隧穿随后电荷读出的模型在全电、基于半导体的量子计算中的自旋量子比特实验中已经非常成功。随着实验变得越来越复杂，并且朝着能够实现小规模计算的多量子位架构发展，考虑电荷读出开销变得很重要。考虑到这一点，Reilly等人展示了GaAs双量子点中的栅极读出方案，该方案消除了对外部电荷传感器的需要。该读出实现了me/ $\sqrt(Hz)$量级的灵敏度，通过使用谐振电路来探测双量子点的复射频极化率来实现。然而，这项技术的最终性能以及限制它的噪声源仍有待确定。在这里，我们研究了一种基于栅极的读出方案，使用射频谐振电路强耦合到硅纳米线晶体管的角态处的双量子。我们发现37 $μ$ e/ $\sqrt(Hz)$的电荷灵敏度显著提高。通过求解快速驱动电子跃迁的动力学主方程，我们量化了噪声谱密度，并确定了基于门的读出的最终电荷和相位灵敏度。我们发现传统的电荷传感器和基本限制的顺序ne/ $\sqrt(Hz)$和$μ$ rad/ $\sqrt(Hz)$，与基于栅极的传感器改进的标准检测某些设备参数的性能相当。我们的研究结果表明，特别是在最先进的硅量子位架构中，通过探测复极化率进行电荷检测在降低读出开销方面具有优势，但在绝对电荷灵敏度方面也具有优势。
2014-05-12 cond-mat.mes-hall
Implementation of single-qubit gates via parametric modulation in the Majorana transmon
我们提出了一种基于电压门的方法来控制马约拉纳transmon，使用正弦调制的感应偏移电荷$n_g$。工作在transmon制度和瞬时本征态的基础上，我们发现在此协议下，实现可调$X$ - $Z$旋转的时间演化。在实验室坐标系和量子比特旋转坐标系下，对不同单比特门的系统参数进行了优化，得到了小于$\sim2\times 10^{-4}$的量子比特控制误差$1-\mathcal{F}$.除此之外，我们进行的电荷噪声的影响的分析，假设宽带$1/f$加性噪声在$n_g$，无论是自由和驱动的演变。对于自由演化，弛豫和失相速率的微扰计算，获得长的失相时间的毫秒级在系统的甜蜜点。对于驱动的情况下，平均保真度的$X$门通过数值模拟，表现出显着的弹性。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall
Double quantum dot with tunable coupling in an enhancement-mode silicon metal-oxide semiconductor device with lateral geometry
我们提出了一个可调的硅金属氧化物半导体双量子点器件的横向几何形状的输运测量。实验提取的栅极到点电容表明，该设备在很大程度上是对称的栅极电压下施加。有趣的是，这些栅极电压本身并不对称。与数值模拟的比较表明，所施加的栅极电压用于抵消物理器件中的固有不对称性。我们还展示了从一个大的单点到两个隔离良好的耦合点的过渡，其中该设备的中心栅极用于可控地调谐点间耦合。
2010-10-29 cond-mat.mes-hall
Flip-chip gate-tunable acoustoelectric effect in graphene
我们展示了一个倒装芯片设备进行低温声电测量剥离的二维材料。有了这个设备，我们研究在剥离单层石墨烯器件的栅极可调声电传输，测量的电压作为高频表面声波动态驱动的石墨烯载流子，我们同时控制与硅背栅的密度。我们证明了声电信号的双极依赖性，正如预期的石墨烯载流子的符号。我们观察到一个显着减少的声电信号的幅度在一个明确的范围内的密度在附近的电荷中性，我们归因于一个空间异质性的电荷无序景观不直接揭示传统的运输测量。
2018-11-20 cond-mat.mes-hall
Gate Controlled Molecular Switch Based on Picene/F4TCNQ Charge-Transfer Material
我们表明，最近合成的电荷转移材料picene/F4 TCNQ可以用作栅压控制的分子开关。的picene/F4 TCNQ系统进行了比较与广泛的特征蒽醌为基础的分子系统，这是已知的表现出大的开关比，由于量子干涉效应。在picene/F4 TCNQ的情况下，我们发现开关比大一个数量级。此外，我们的计算表明，picene/F_4TCNQ系统的I-V特性非常类似于经典二极管。这种分子二极管的反向偏置电流可以增加两个数量级的外部栅极电压。基于密度泛函理论的计算结果表明，picene/F_4TCNQ体系形成的杂化态对体系的输运性质起着决定性的作用.我们进一步得出结论，通过杂化态的量子输运性质的调谐是一个普遍的概念，它开辟了一条新的路线走向功能材料的分子电子学。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall
Shaping charge excitations in chiral edge states with a time-dependent gate voltage
我们研究了一个相干导体支持一个单一的边缘通道，在该通道中，交流脉冲是由当地的时间相关的门控和发送的分束器实现的量子点接触。在此设置中，电流对栅极电压的响应本质上是线性的。基于完全自洽处理采用Floquet散射理论，我们分析了不同的电压形状和频率的影响，以及注入信号的栅极几何形状的作用。特别是，我们强调的影响，频率相关的筛选的过程中塑造的电流信号。通过研究过量噪声的抑制，证实了用这种方法创建真正的单粒子激发的可行性，否则由电流信号中的附加电子-空穴对激发创建过量噪声。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall
STM/S study of electronic inhomogeneity evolution with gate voltage in graphene: role of screening and charge-state of interface defects
利用室温扫描隧道显微镜和光谱研究了SiO $_2$上石墨烯电子不均匀性随背栅电压的演化。当石墨烯费米能接近其狄拉克点时，STS图中某些地方的局部对比度的逆转以及地形图和电导图之间的互相关的急剧变化归因于界面缺陷的电荷状态的变化。在电导图中的空间相关性，描述了两个不同的长度尺度和他们的增长过程中的狄拉克点的方法，显示出与石墨烯的屏蔽理论的预测定性协议。因此，在我们的实验中看到的狄拉克点附近的两个长度尺度的急剧变化，被解释为一些界面缺陷的电荷状态的变化。系统地理解和控制缺陷的电荷状态将有助于石墨烯的存储器应用。
2017-06-27 cond-mat.mes-hall
Gate tunability of highly efficient spin-to-charge conversion by spin Hall effect in graphene proximitized with WSe$_2$
邻近效应开辟了将属性从一种材料转移到另一种材料的方法，并且在二维材料中特别重要。在范德华异质结构中，过渡金属二硫属化物（TMD）可以用于增强石墨烯的自旋-轨道耦合，从而预测栅极可控的自旋-电荷转换（SCC）。在这里，我们首次报告和量化的SHE在石墨烯接近WSe $_2$高达室温。与其他石墨烯/TMD器件不同，唯一的SCC机制是自旋霍尔效应，没有观察到Rashba-Edelstein效应。重要的是，我们能够通过施加栅极电压来控制SCC。SCC显示出高效率，以大于20 nm的前所未有的SCC长度测量。这些结果表明，二维材料的能力，以推进实现新的自旋为基础的设备和未来的应用。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall
Aharonov-Bohm phase as quantum gate in two-electron charge qubits
我们分析了电容耦合到一组外部电压门的量子点平面阵列上的单重态-三重态分裂。该系统的建模使用扩展的哈伯德哈密顿保持两个多余的电子阵列上。低能量的单重态和三重态的电压依赖性进行了分析，使用Feshbach形式主义。在基态中良好解耦的二能级系统的形成依赖于系统中具有两个粒子的事实。相对于单量子比特操作的阵列的相干操作进行了研究。一个量子门通过电压控制实现，而对于必要的第二个量子门，引入均匀的外部磁场。阵列中闭环隧道连接上的Aharonov-Bohm相位用于有效地抑制隧穿，尽管结构中的隧穿幅度恒定。这允许人们在任何任意量子叠加中完全停止量子比特，从而提供对这个有趣的量子系统的完全控制。
2004-03-03 cond-mat.mes-hall
Universal set of quantum gates for double-dot spin qubits with fixed interdot coupling
在非均匀磁场作用下，我们提出了一套适用于双量子点中由两个电子自旋实现的单重态-三重态量子比特的通用门操作。所有的栅极操作都是通过利用电偏置切换两个点之间的电位偏移来实现的，并且不需要对点之间的隧道耦合进行时间依赖性控制。我们分析了双电子动力学，并计算了作为所施加的电偏压的函数的有效量子比特旋转角。我们提出了明确的门序列的单量子比特旋转两个正交轴，和CNOT门序列，完成通用门集。
2007-02-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate controlled quantum interference: direct observation of anti-resonances in single molecule charge transport
量子干涉可以深刻地影响单个分子中的电荷输运，但实验通常只能测量费米能量下的电导。因为一般来说，量子干涉的最显著的特征并不位于费米能量处，所以非常希望在更宽的能量范围内探测电荷输运。在这里，我们通过电化学门控的方法，测量电导和映射的传输函数的单分子在费米能量和周围，并研究与建设性和相消干涉的签名。利用电化学门控技术，调节最高占据分子轨道（HOMO）和最低未占据分子轨道（LUMO）之间的量子干涉，直接观察到反共振，这是相消干涉的一个显著特征.通过调节分子进入和退出反共振，我们实现了电导的连续控制超过2个数量级，亚阈值摆幅为~17 mV/dec，这与高速和低功率电子学相关。
2019-02-20 cond-mat.mes-hall
Band offset and negative compressibility in graphene-MoS2 heterostructures
我们使用电子输运来表征单层石墨烯-多层MoS 2异质结构。我们的样品显示双极特性和电导率饱和的电子分支，这标志着发病的二硫化钼导带人口。令人惊讶的是，一旦填充MoS 2，石墨烯中的载流子密度随着栅极偏压而降低，证明了MoS 2中的负可压缩性。我们能够解释我们的测量定量占无序和使用随机相位近似（RPA）的狄拉克和抛物线带二维电子气体的交换和相关能量。这种解释使我们能够提取MoS 2的导带边缘和石墨烯的狄拉克点之间的能量偏移。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Decoherence of spin qubits due to a nearby charge fluctuator in gate-defined double dots
从理论上研究了邻近二能级电荷涨落对双点双自旋量子比特的影响。假设电荷涨落子和量子比特量子点之间没有直接隧穿，在Hund-Mulliken框架下，采用多极展开的四极-四极阶，计算了量子比特轨道态和涨落子之间的库仑耦合.我们确定和量化的耦合项纠缠的量子位的波动和分析量子位退相干的影响，导致从波动到其水库的衰减。我们的研究结果表明，电荷环境可以严重影响自旋量子比特的性能，并指出了这种退相干通道最小化的工作点。我们的分析还表明，辅助双点可以为单量子位操作和空闲位置提供方便的点，从而增加了双自旋量子位的量子控制的灵活性。
2009-09-23 cond-mat.mes-hall
Spin decoherence in a two-qubit CPHASE gate: the critical role of tunneling noise
半导体自旋量子比特的快速发展使得双量子比特逻辑门的实验演示成为可能。理解两量子比特逻辑门中的自旋退相干对于优化量子比特操作是必要的。研究了用于双量子比特相位控制门的双量子点中两电子在$1/f$电荷噪声作用下的自旋退相干。与通常的看法相反，自旋退相干可以由来自$1/f$电荷噪声的隧穿噪声而不是失谐噪声主导。隧穿噪声可以占主导地位，因为隧穿噪声对自旋量子比特的影响在电荷混合物中是一阶的;而失谐噪声的影响仅是二阶的。不同阶数的贡献导致退相干的失谐量依赖性不同，这为识别噪声源提供了一种方法。我们发现在最近的一个双量子比特实验中，退相干主要是由$1/f$电荷噪声的隧穿噪声。结果说明了考虑隧穿噪声对自旋量子比特优化设计的重要性。
2018-11-28 cond-mat.mes-hall
Charge qubits and limitations of electrostatic quantum gates
我们研究了在构建完整的单量子比特操作中，与外部门的纯静电相互作用的特性。量子比特自然地被编码在电子系统的空间波函数中。基于量子点或绝缘界面的单电子晶体管阵列通常允许静电控制，其中岛间隧穿被认为是恒定的，例如由绝缘层的厚度确定。使用哈伯德哈密顿量和电容矩阵形式主义分析了具有两个移动电子的3x3量子点的代表性阵列。我们的研究表明，实现单量子比特操作的第一个量子门很容易，但第二个量子门的代价是牺牲了编码量子比特所需的低能两能级系统。我们使用微扰参数和Feshbach形式主义表明，两级系统的妥协是一个相当普遍的特点，静电相互作用的量子比特，而不仅仅是与系统的具体细节选择。我们进一步表明，全面实施需要可调隧道或外部磁场。
2004-01-07 cond-mat.mes-hall
Gate Stack Engineering for High-Mobility and Low-Noise SiMOS Quantum Devices
The University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq；CEA- Interdisciplinary Research Institute of Grenoble（格勒诺布尔交叉研究所）
研究通过材料工程、量子输运和低频电荷噪声的相互作用，探讨SiMOS量子器件的高迁移率和低噪声特性，发现栅极堆叠设计、载流子迁移率和静电噪声之间的关联，为低噪声高迁移率操作提供实验案例。
2026-04-05 cond-mat.mes-hall
Achieving High-Fidelity Single-Qubit Gates in a Strongly Driven Charge Qubit with $1\!/\!f$ Charge Noise
在双量子点中形成的电荷量子比特代表了典型的两能级系统，它们既易于控制又具有高效的读出。不幸的是，电荷噪声会导致快速的退相干，典型的单量子位门的量子数会低于$90\%$。在这里，我们开发的分析方法来研究强驱动的电荷量子比特的演化，一般和$1\!/\!f$电荷噪声谱。我们表明，特殊的脉冲技术可以同时抑制由于强驱动和电荷噪声的错误，产生单量子比特门与以上$99.9\%$的结晶度。这些结果表明，量子点电荷量子比特提供了一个潜在的路线，高保真量子计算。
2019-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge Relaxation in the Presence of Shot Noise in Coulomb Coupled Mesoscopic Systems
在存在散粒噪声的情况下，介观导体上的电荷会发生波动。我们感兴趣的是，如果导体是在附近的一个门，它是由长程库仑力耦合的电荷波动。具体地说，我们考虑一个门耦合到霍尔条的边缘受到一个量子化磁场，其中包含一个量子点接触。栅极远离量子点接触。我们评估这种几何形状的电荷弛豫电阻。电荷弛豫电阻决定了引入栅极的电流波动和电势波动。如果只有一个边缘沟道，则电荷弛豫电阻仅由透射和反射概率确定，但是在存在许多沟道的情况下，所有边缘状态的状态密度确定该电阻。
1999-06-25 cond-mat.mes-hall
Single-Gate Accumulation-Mode InGaAs Quantum Dot with a Vertically Integrated Charge Sensor
我们报道了一个由单栅电极控制的少电子量子点的制备和表征。我们的器件采用双量子阱设计，其中掺杂控制下阱的占用，而上阱在自由表面下保持空的。一个小的空气桥栅极接触表面，并正偏置，以吸引横向限制的电子进入上阱。这个积累模式点和较低的井之间的电子隧穿检测使用量子点接触（QPC），位于稍微偏离点栅极。点的电荷状态通过监测夹断附近的QPC的差分电压来测量。观察到从N=0开始的加成谱作为栅极电压的函数。单电子直流灵敏度被确定为高达8.6%，导致信噪比约为9：1，等效噪声带宽为12.1 kHz。与零到一个电子跃迁相关的随机电报信号的分析允许测量单电子点的填充和空状态的寿命：分别为0.38 ms和0.22 ms，对于在两个阱之间具有10 nm AlInAs隧道势垒的器件。
2009-10-19 cond-mat.mes-hall
Resonator-mediated quantum gate between distant charge qubits
本研究理论证明微波谐振器光子可在色散区间介导两个远距离电荷量子比特间的 iSWAP 与 √iSWAP 门，并分析噪声对保真度的影响。
2024-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
The role of charge traps in inducing hysteresis: capacitance - voltage measurements on top gated bilayer graphene
理解来自顶栅石墨烯晶体管的沟道电阻中的滞后的起源对于晶体管应用是重要的。跨顶部栅控双层石墨烯上的栅极氧化物的电容-电压测量显示具有约100 μs的充电和放电时间常数的滞后。然而，石墨烯沟道两端的测量电容没有显示出任何滞后，但是由于出现了阶而显示出在高沟道电压下的突然跳跃，这表明栅极和源极之间的滞后的起源是由于栅极氧化物和石墨烯界面中存在的电荷陷阱。
2012-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Origin of electrical noise near charge neutrality in dual gated graphene device
本文通过双栅hBN封装石墨烯器件研究低频1/f噪声，发现噪声峰出现在电荷不均匀性区域，并证明电荷中性点附近噪声来源于电荷数与迁移率涨落的共同作用。
2023-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interfacial charge transfer and gate induced hysteresis in monochalcogenide InSe/GaSe heterostructures
二维范德华半导体材料的异质结构为探索基础物理和潜在的器件应用提供了多样化的平台。在InSe/GaSe异质结构的顺序机械剥离和堆叠的2D monocalcohalcogenides的InSe和GaSe形成的，我们观察到由于2D范德华界面的形成和强烈的滞后效应，通过InSe层的电子输运时，通过GaSe层施加的栅极电压之间的电荷转移。还观察到一个依赖于栅极电压的电导衰减率。我们将这些观察到的栅极电压依赖的动态电荷转移之间的InSe和GaSe层。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Controlled-Not Quantum Logic Gate in Two Strongly Coupled Semiconductor Charge Qubits
可扩展量子信息处理的一个关键要求是实现多量子位量子门。通用多量子位门可以由一组通用单量子位门和任何一种双量子位门（如受控非（CNOT）门）实现。半导体量子点量子比特由于其大规模集成的潜力而成为量子计算物理实现的主要途径。到目前为止，双量子位门操作仅在基于单个电子自旋的量子点系统中得到证明。由于去相干时间相对较短，量子点中的电荷量子比特通常被认为是优于单量子比特水平的。在这里，我们展示了基准CNOT门在两个电容耦合的电荷量子比特，每个由一个电子限制在GaAs/AlGaAs双量子点。由于量子比特间的强耦合，门操作的时钟速度可达5GHz。一个处理层析成像显示，通用的两个量子位门操作具有可比的双量子位门的自旋。我们的研究结果表明，半导体电荷量子位在可扩展的量子计算方面具有相当大的潜力，并且可能会刺激远程库仑相互作用在其他设备中用于相干量子控制。
2014-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled phase gate in exchange coupled quantum dots affected by quasistatic charge noise
针对半导体量子比特中电荷噪声影响两比特门保真度的问题，研究了准静态失谐噪声对双量子点自旋比特受控相位门的作用，推导了弱噪声下相关解析表达式并验证了序列保真度指数衰减规律仍成立。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Neural-network-designed three-qubit gates robust against charge noise and crosstalk in silicon
针对硅基自旋量子比特受串扰和电荷噪声限制的规模化难题，研究通过物理信息神经网络优化生成鲁棒整形脉冲，实现等效Toffoli门及通用鲁棒门集合，大幅提升电压波动耐受度。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Intrinsic phonon decoherence and quantum gates in coupled lateral quantum dot charge qubits
Hayashi等人最近的实验[Phys.Rev.Lett. 91，226804（2003）]证明了在横向限定的量子点中电荷量子位（qubit）的相干振荡。我们研究了本征电子-声子消相干和门的性能，为下一步：一个系统的两个耦合的电荷量子比特。有效的退相干模型包含了局部退相干和集体退相干的性质。退相干通道可以通过它们的多极矩来分类，这导致了不同的低能谱。结果表明，由于超欧姆谱的存在，单量子位Hadamard门的质量受到限制。通过使用具有弱隧道耦合的双点，可以显著地改善。
2005-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
