Random Interaction Matrix Ensembles in Mesoscopic Physics
本文利用随机相互作用矩阵模型EGOE（1+2）- $\cs$（或RIMM），分析了具有自旋自由度和哈密顿量的费米子系统中除平均场单体和随机两体部分外，还包含配对和交换相互作用的介观系统的基态性质。RIMM再现了各种性质的基本特征：作为粒子数的函数的基态能量的奇偶交错，基态磁化和电导峰间距分布的延迟。解析公式，我们推导出，为合奏平均光谱方差提供了一个简单的理解这些属性。
2010-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Out of equilibrium statistical ensembles for mesoscopic rings coupled to reservoirs
我们推导出一个弹道Aharonov-Bohm环连接到几个电极连接到具有不同化学势的水库的非平衡统计合奏。这些非平凡的合奏的一个引人注目的后果是出现的量子零点波动的持续电流周围的循环。给出了低频噪声功率的详细预测。
2002-08-24 cond-mat.mes-hall
Variational Renormalization Group for Dissipative Spin-Cavity Systems: Periodic Pulses of Nonclassical Photons from Mesoscopic Spin Ensembles
介观自旋系综耦合到一个腔提供了令人兴奋的前景，观察复杂的非经典现象，池的微观特征，从一些自旋与宏观自旋系综。在这里，我们演示了如何在多达一百个自旋的合奏集体相互作用可以利用，以获得一个周期性的脉冲训练的非经典光。为了解开完整的量子动力学和光子统计，我们开发了一个时间自适应变分重整化群方法，准确地捕捉到介观自旋腔系统的Lindbladian动力学。
2018-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.atom-ph
Quasideterministic generation of maximally entangled states of two mesoscopic atomic ensembles by adiabatic quantum feedback
我们提出了一种有效的准确定性方案来产生两个原子系综的最大纠缠态。该方案是基于总原子布居的量子非破坏测量和绝热量子反馈的测量输出的条件。该计划的高效率进行了测试，并确认数值理想的光电探测，以及在存在的损失。
2005-09-26 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Enhanced mesoscopic fluctuations in the crossover between random matrix ensembles
在插入三个基本集合（正交、酉和辛）之间的随机矩阵集合中，同一特征向量的元素之间以及不同特征向量之间存在相关性。我们研究这样的相关性，使用一个显着的对应关系的插值合奏后期的交叉和有限大小的基本合奏。在小金属颗粒或半导体量子点中，不同本征向量之间的相关性导致电子-电子相互作用矩阵元的增强的波动，其在参数上变得大于非普适波动。
2002-02-28 cond-mat.mes-hall
Optically Detected Magnetic Resonances of Nitrogen-Vacancy Ensembles in 13C Enriched Diamond
我们提出了一个实验和理论研究的光学检测磁共振信号的合奏带负电荷的氮空位（NV）中心在13 C同位素富集单晶金刚石。在零磁场条件下，我们观察到四个宽的跃迁峰，并研究了它们对外加磁场的依赖性。一个理论模型，再现这些光谱的所有定性特征。了解同位素富集金刚石中NV中心的磁共振谱对于核磁共振的新兴应用是重要的。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Statistical Ensembles and Spectral Correlations in Mesoscopic Systems
采用不同的统计系综可能会导致质的不同的结果，关于平均的物理观测值的介观尺度。在这里，我们讨论的典型和grandcanonical合奏之间的差异，由于这两个淬火无序和量子效应。我们展示了这些差异是如何与手头的系统的光谱相关性，并评估的条件（温度，系统的大小）时，达到热力学极限。我们证明了我们的方法，通过评估的热容，持续电流和单电子状态的占用概率，采用系统的图解方法。
1997-02-23 cond-mat.mes-hall
Couplings between Photons and Ensemble of Emitters in a High-$Q$ Cavity at Mesoscopic Excitation Levels
本研究针对高Q腔中介观激发水平下光子与发射体系综的耦合问题，采用主方程理论分析，发现发射体寿命超阈值时存在介观激发态，为多光子量子光子器件构建提供新途径。
2025-01-13 cond-mat.mes-hall
Optically Enhanced Electric Field Sensing Using Nitrogen-Vacancy Ensembles
金刚石中的氮空位（NV）中心已经显示出作为固有局部电场传感器的前景，能够以纳米分辨率检测单个电荷。与NV合奏，我们证明了内部电场环境的详细了解，使外部电场的检测灵敏度提高。我们沿着两条互补的道路遵循这一逻辑。首先，使用激发调谐附近的NV的零声子线，我们进行光学检测磁共振（ODMR）光谱在低温下，以精确地测量NV中心的激发态的敏感性电场。在这样做时，我们表明，所观察到的对比度反转的特点是从自旋选择性光泵浦和NV中心的局部电荷分布之间的相互作用。其次，出于这种理解，我们提出并分析了一种新的方案，用于光学增强电场传感使用NV合奏，我们估计，我们的方法应该使直流电场灵敏度的数量级的改善。
2021-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonadiabatic noncyclic geometric phase and ensemble average spectrum of conductance in disordered mesoscopic rings with spin-orbit coupling
我们把杨的理论从U（1）规范场推广到非阿贝尔$U(1)\times SU(2)_{spin}$规范场.在此基础上，考虑到非绝热非循环输运中的几何Pancharatnam相和有效Aharonov-Bohm（AB）相，计算了两个引线连接的无序介观环中电导的系综平均Fourier谱.我们的理论可以解释Morpurgo { \sl et al.} [Phys. Rev. Lett. { \bf 80}，1050（1998）]令人满意。特别是，我们澄清，实验观察到的分裂，以及一些结构的侧部的主峰在合奏平均傅立叶谱，干从非绝热非循环Pancharatnam阶段和有效的AB阶段，都依赖于自旋轨道耦合。
2000-03-27 cond-mat.mes-hall
Electron-Electron Interaction in Disordered Mesoscopic Systems: Weak Localization and Mesoscopic Fluctuations of Polarizability and Capacitance
在二维和三维几何结构下，系统地研究了小尺寸无序样品的弱局域化修正以及介观极化率和电容的涨落。虽然巨正则系综计算给出了正磁极化率，但在正则系综（适用于孤立样品）中，效果的符号是相反的。单个样品的介观波动的幅度大大超过了弱局域化校正的值。
1997-11-06 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic magnetic resonance spectroscopy with a remote spin sensor
基于金刚石中氮空位（NV）中心的量子传感已发展成为一种强有力的工具，用于微观磁共振。然而，所报道的传感器到样品的距离被限制在几十纳米内，因为自旋波动的信号随着距离的增加而立方地减小。在这里，我们通过检测自旋极化而不是自旋波动将传感距离扩展到数十微米。我们测量了并五苯掺杂晶体的介观极化电子磁共振谱，测量了它的两个典型衰减时间，观察到了光增强自旋极化。这项工作为基于NV的介观磁共振光谱和环境条件下的成像铺平了道路。
2018-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
First-order coherence of light emission from inhomogeneously broadened mesoscopic ensembles
众所周知，非均匀加宽会阻碍发射体的个体特性，通过其更宽的概率分布取代单粒子特性。在这里，我们提出了低于热力学极限（10 - 10^4发射体）的非均匀分布的发射体的介观系综的发射光谱的分析。基于一个简单的分析模型和一个广泛的数值分析，我们表明，发射器的数量和个人的线宽可以直接估计从系综自相关函数，尽管非均匀加宽的发射。作为一个应用，我们分析了嵌入在金壳层中的胶体纳米颗粒聚集体的光致发光。我们的一般方法可以应用到广泛的介观多体系统，并可以提供新的见解，他们的一阶相干性。
2022-09-02 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Optimization temperature sensitivity using the optically detected magnetic resonance spectrum of a nitrogen-vacancy center ensemble
利用量子技术实现氮空位（NV）中心的温度传感是非常有前途的，并有望得到进一步的发展。最近，NV中心的高密度系综的光学检测磁共振（ODMR）谱与NV中心系综的噪声参数[非均匀磁场、非均匀应变（电场）分布和均匀加宽]一起再现。在这项研究中，我们使用ODMR来估计几个钻石的NV中心的噪声参数。这些参数强烈地依赖于自旋浓度。然后将这些知识应用于理论上预测温度灵敏度。使用衍射极限体积0.1 μ m^3（这是共聚焦显微镜的典型极限），估计最佳灵敏度约为0.76 mK/Hz^（1/2），NV中心浓度为5.0 e10^17/cm^3。这种灵敏度比以前报道的灵敏度高得多，证明了NV中心温度传感的优异潜力。
2018-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave-assisted cross-polarization of nuclear spin ensembles from optically-pumped nitrogen-vacancy centers in diamond
在金刚石中光学初始化氮空位（NV）中心的电子自旋的能力长期以来一直被认为是增强相邻核的极化的有价值的资源，但是有效的极化转移到金刚石晶体外部的自旋物质已经被证明是具有挑战性的。在这里，我们展示了可变磁场，微波使交叉极化从NV电子自旋质子在模型中的粘性流体与金刚石表面接触。轻微的变化，在交叉松弛率的函数之间的连续重复的传输协议的等待时间表明较慢的分子扩散附近的金刚石表面相比，在散装，观察与本模型的流体接近固体界面的微观结构一致。
2018-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improving a solid-state qubit through an engineered mesoscopic environment
受控量子系统可以通过反馈改变其环境，从而导致环境的熵减少状态和改善系统相干性。在这里，使用一个量子点电子自旋作为控制和探针，我们准备的量子点核的反馈下的相干布居捕获和测量的演变，从热到一个减少熵的状态，扩展量子比特相干的直接后果。通过对电子自旋的Ramsey干涉测量，我们直接获得了制备后的核分布，并测量了核系综内相关性的出现和衰减。在最佳反馈下，电子的非均匀退相时间$T_2^*$延长了一个数量级，达到$39$ ~ns。我们的结果可以很容易地利用在量子信息协议利用自旋光子纠缠，并代表了一个步骤，创造量子多体状态的介观核自旋系综。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically detected magnetic resonance of high-density ensemble of NV centers in diamond
光学检测磁共振（ODMR）是一种表征NV中心的方法。最近，在具有NV中心的高密度系综的ODMR中观察到显著的急剧下降，并且这通过[Zhu等人，Nature Communications 5，3424（2014）]，显示了倾角是NV中心的自旋-1性质的结果。在这里，我们提出了更多的分析细节，以显示如何应用该模型来研究NV中心的属性。通过使用我们的模型，我们已经再现了ODMR与没有施加磁场。此外，我们从理论上研究了ODMR是如何影响的合奏NV中心的典型参数，如应变分布，不均匀的磁场，和均匀的加宽宽度。我们的模型可以提供一种方法来估计这些参数从ODMR，这将是至关重要的，实现基于金刚石的量子信息处理。
2015-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Readout of a solid state spin ensemble at the projection noise limit
rd Institute of Physics, University of Stuttgart（斯图加特大学第三物理研究所）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体研究所）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST)（集成量子科学与技术中心）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF)（弗劳恩霍夫应用固态物理研究所）
研究通过直接量子非破坏性读取固态氮空位中心集体，超越光子shot噪声极限，接近固有自旋投影噪声，实现自旋集体内在波动的直接观测，为固态量子传感器提供实用工具。
2025-09-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Orbital Magnetic Susceptibility of Disordered Mesoscopic Systems
本文研究了二维扩散介观系统的轨道弱场极化率。对于以前未研究的制度的温度低于平均水平间距，我们发现意想不到的强温度以及统计系综依赖的平均和典型的磁化率。这些功能的解释给出的长尾零温度磁化率分布，包括温度依赖性的参数形式。对于高于平均能级间距的温度，我们计算了真正的正则系综和有效的巨正则系综之间的差异。我们还进行了数值模拟，这似乎一般证实了以前的理论预测，这种制度的温度，虽然出现了一些困难。讨论了规范不变性的重要作用，特别是它如何使随机矩阵理论不适用于轨道磁化率的研究。最后，我们考虑相互作用的影响，给出了一个新的解释以前的结果，以及演示的影响面内磁场的相互作用诱导的轨道响应。
2003-08-12 cond-mat.mes-hall
Magneto-polarisability of mesoscopic systems
为了理解介观孤立系中电子干扰是如何影响屏蔽效应的，我们用解析和数值方法计算了Aharonov-Bohm通量存在下二维介观样品的平均热力学极化率和随时间变化的极化率.已经考虑了两种几何形状：环和正方形。介观修正屏蔽考虑在一个自洽的方式，使用响应函数形式主义。统计合奏（规范和巨正则），无序和频率的作用进行了研究。我们还计算了由于电子-电子相互作用的极化率的一阶修正。我们的主要结果涉及的扩散制度。在正则系综中，当频率小于能级间距时，不存在通量依赖的极化率。另一方面，在巨正则系综中，当频率大于能级的平均展宽（但与能级间距相比仍然很小）时，极化率随通量振荡，周期为$h/2e$。效应的数量级由$δα/α\propto (λ_s/Wg)$给出，其中$λ$是托马斯费米屏蔽长度，$W$是环的宽度或正方形的大小，$g$是它们的平均无量纲电导。最近用\cite{PRL_deblock00}实验测量了Aharonov-Bohm环的这种磁极化能力，并与我们的巨正则结果很好地一致。
2001-07-19 cond-mat.mes-hall
Disordered mesoscopic systems with interactions: induced two-body ensembles and the Hartree-Fock approach
我们介绍了一种通用的方法来研究在库仑阻塞制度的扩散或混沌量子点的相互作用效应。单粒子波函数的随机性导致两体相互作用矩阵元的随机性。我们分类可能引起的两体合奏，无论是在存在和不存在的自旋自由度。系综依赖于基本的时空对称性以及两体相互作用的特征。限制我们自己的无自旋电子，然后使用Hartree-Fock（HF）近似计算HF单粒子能量和HF波函数的许多实现的合奏。我们研究了固定电子数的单体HF系综的统计特性。特别是，我们确定了HF基中相互作用矩阵元、HF单粒子能量（包括最后被占用和第一个空HF能级之间的HF间隙）以及HF单粒子波函数的统计数据。我们还研究了另外的电子，特别是连续的电导峰之间的距离和电导峰高的分布。
2004-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el nucl-th
Single Color Center Spin Coherence revealed in Optically Detected Magnetic Resonance of an Ensemble of Silicon Vacancies in SiC
University of Iowa（爱荷华大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
该研究通过理论模拟揭示了SiC中硅空位的自旋相干性，并预测了同位素纯化对光谱线宽的影响。
2025-11-30 cond-mat.mes-hall
Optically Switched Phonon Superradiance of Surface Acoustic Wave in Diamond
Tongji University（同济大学）
通过光学驱动氮空位中心能级跃迁增强自旋-声子耦合，在弱耦合区域触发表面声波声子超辐射相变，实现可调控的固态量子器件。
2026-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Local ferromagnetic resonance measurements of mesoscopically patterned ferromagnets using deterministically placed nanodiamonds
金刚石中的氮空位中心最近被认为是邻位铁磁材料磁化动力学的有效传感器。我们展示了含氮空位纳米金刚石的亚100 nm的位置精度，并使用这些作为本地传感器，探测光学检测到的铁磁共振在介观图案化坡莫合金岛。这些测量揭示了这些结构上不同位置处的铁磁共振信号的变化，这些结构在图案化特征的边缘和主体中具有不同的行为。这些测试测量建立了一个容易实现的方法，在中尺度铁磁体的自旋动力学的空间有针对性的测量。原则上，该方法也可以扩展到纳米级铁磁体的局部研究，例如单个磁性纳米线和纳米颗粒。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall
Self-similar plasmonic nanolenses: mesoscopic ensemble averaging and chiral light-matter interactions
本文研究自相似等离激元纳米透镜的量子介观修正与制备错位，通过表面响应形式和大规模系综平均表明近场增强对1 nm内错位稳健，且缺陷可诱导显著手征光学响应。
2025-02-07 cond-mat.mes-hall
Theory of x-ray scattering from optically pumped excitons in atomically thin semiconductors
Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Universität Hamburg（汉堡大学）
本文提出利用非弹性x射线散射研究mesoscopic准粒子内部电荷分布的新框架，探讨光泵激子对过渡金属二硫化物x射线散射光谱的贡献。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Resonant optical spectroscopy and coherent control of Cr4+ spin ensembles in SiC and GaN
与点缺陷相结合的自旋越来越被视为固态实现量子信息技术的重要资源。特别是，有越来越多的兴趣，在识别新的类缺陷自旋，可以控制光学。在这里，我们展示了系综光学自旋极化和光学检测的磁共振（ODMR）的S = 1电子基态的铬（Cr 4+）杂质在碳化硅（SiC）和氮化镓（GAN）。自旋极化是可能的窄光学线宽的这些合奏（< 8.5 GHz），这是类似的幅度在液氦温度下的离子的基态零场自旋分裂能量。因此，我们能够在低磁场下使用腔稳定的窄线宽激光器的共振激发来光学解析系综内的各个自旋子能级。此外，这些近红外发射器具有非常弱的声子边带，确保> 73%的总光发射包含在缺陷零声子线中。这些特性使得这种基于半导体的过渡金属杂质系统成为进一步研究的有希望的目标，以在普通光电材料内集成光学活性量子态。
2016-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A mechanism for reversible mesoscopic aggregation in liquid solutions
我们系统地表明，一个稳定的状态合奏的介观夹杂物的溶质丰富的流体可以出现在液体溶液中的溶质丰富的相的稳定区域之外。常规治疗无法预料，但如果溶质分子短暂地相互结合形成长寿命的复合物，这种类型的可逆聚集仍然可以发生。这种结合导致富含溶质相的夹杂物在很大的尺寸范围内动力学稳定，从而使夹杂物成核的临界尺寸有限。单个液滴成核并生长，直到它们由于伴随的内部压力下降而变得机械不稳定，后者的下降是由溶质富集相的热力学亚稳性引起的。同时，液滴的{ \em系综}长时间处于稳态。在新鲜制备的溶液中，预计合奏演变类似于传统的奥斯特瓦尔德熟化，在此期间，较大的液滴生长在较小的液滴的费用。目前的机制提出的蛋白质和其他分子的溶液中观察到的令人困惑的介观集群的基础。
2018-05-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Magneto-polarisability of mesoscopic rings
我们计算了Aharonov-Bohm通量存在下二维介观环的平均极化率。屏蔽考虑自洽内的平均场近似。我们研究统计系综，有限频率和无序的影响。我们强调的几何效应，使观察场相关的极化率更有利的环比磁盘或球体的可比半径。对于典型的GaAs环，估算了与磁通量有关的部分与磁通量无关的部分之比。
1996-10-10 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic fluctuations of the Coulomb drag at $ν$=1/2
我们考虑介观涨落的库仑拖曳跨电阻率在两个层之间的朗道能级填充因子$ν=1/2$。我们发现，在低温下，样品到样品的波动超过系综平均值和相应的波动在B=0。在实验相关温度下，跨阻率的变化与$T^{-1/2}$成比例。我们发现这个方差对密度和磁场的依赖关系反映了两个通量量子对每个电子的附着。
2000-11-27 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic fluctuations of the ground state spin of a small metal particle
利用随机矩阵玩具模型研究了金属小颗粒系综的基态自旋的统计分布。使用Hartree Fock近似，我们发现，已经为相互作用强度远低于斯通纳标准有一个可观的概率，基态有一个有限的，非零的自旋。实验可能的关系进行了讨论。
1999-07-09 cond-mat.mes-hall
Period halving of Persistent Currents in Mesoscopic Mobius ladders
我们研究了孤立介观莫比乌斯梯中无无序的非相互作用电子的持续电流（PC）的周期减半，被Aharonov-Bhom通量穿透。周期减半效应的机制取决于电子数的奇偶性以及链间跳跃。虽然介观体系中的光子晶体数据是样本特异性的，但在正则系综平均中发现了一些简单的规则，例如光子晶体的所有奇次谐波消失，偶次谐波信号是非负的。{PACS编号：73.23.Ra，73.23.- b，68.65。k}
2002-09-18 cond-mat.mes-hall
Persistent current on a disordered mesoscopic ring with an embedded quantum dot
我们计算了无序介观环上嵌入量子点的系综平均持续电流。我们将量子点模型为单共振，并使用随机矩阵理论来模拟环中的杂质。使用Efetov的超对称技术，我们开发了一个解析表达式的电流。我们在电流中发现了不止一个，而是两个共振峰。这被解释为量子干涉现象。
2005-12-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Scattering wave function approach to multi-terminal mesoscopic system with spin-orbit coupling
本文给出了一个求解具有自旋-轨道耦合的多端介观系统散射波函数的详细公式。除了终端电流，所有的本地量可以明确地计算通过采取适当的整体平均在Landauer-Buttiker的精神，使用散射波函数。在此基础上，我们得到了一些关于平衡态的严格结果。此外，对于具有Rashba或/和Dresselhaus SO耦合的半导体棒对称地夹在两个引线之间的典型二端结构，发现了一些新的对称关系。这些对称性可以为实验测量和数值计算提供精度检验。
2006-05-13 cond-mat.mes-hall
Non-Gaussian fluctuations of mesoscopic persistent currents
正常金属环系综中的持续电流显示高斯分布的样品到样品的波动与非高斯修正，这是过渡到安德森本地化制度的前兆。我们在这里报告的计算领先的非高斯校正电流的自相关函数，这是在当前的三阶。虽然三阶关联函数很小，与环的无量纲电导$g$成反比，但它不为零的事实是值得注意的，因为它是电流分布的奇矩。
2010-08-31 cond-mat.mes-hall
Spontaneous orbital magnetization of mesoscopic dipole dimers
金纳米粒子的集合体呈现出与大块金的弱抗磁性响应不一致的磁性行为。特别是，一个不寻常的铁磁秩序已经被几个实验所揭示。在这里，我们研究了传导电子的轨道磁性和粒子间偶极相互作用的综合作用是否可以导致磁有序。使用不同的模型系统的相互作用介观磁偶极子，连同微观描述的纳米粒子内的电子动力学，我们发现，一个自发的磁矩可能会出现在二聚体的金属纳米粒子时，后者的特点是由一个大的轨道顺磁磁化率。
2022-02-07 cond-mat.mes-hall
Long-lived memory for mesoscopic quantum bits
我们描述了一种在介观系统中为量子比特创建长寿命量子存储器的技术。具体来说，我们表明，电子自旋相干性可以可逆地映射到周围的核的集体状态。相干传输可以是高效和快速的，并且当与标准谐振技术结合时，它可以用于在秒的时间尺度上可逆地存储相干叠加。这种方法还可以允许“工程”核系综的纠缠态，并有效地操纵存储的状态。我们通过对系统相干特性的详细分析，探讨了这种方法的可行性。
2003-01-17 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic fluctuations of conductance of a helical edge contaminated by magnetic impurities
时间反演对称性（TRS）禁止沿螺旋边缘移动的电子的弹性背散射。然而，我们证明，一个合奏的磁性杂质可能会导致TRS保持准弹性背散射，导致在电导的干扰效应。由于局域自旋的RKKY相互作用，在反向散射事件中转移的特征能量被抑制（抑制在磁性杂质的总数中是指数的）。我们预测的统计电导波动不同于那些在常规情况下的一维系统与淬火无序。
2013-01-07 cond-mat.mes-hall
Controlling a mesoscopic spin environment by quantum bit manipulation
我们提出了一个统一的描述冷却和操纵的介观浴核自旋通过耦合到一个单一的量子系统的电子自旋（量子比特）。我们表明，浴冷却的量子位迅速饱和。虽然所产生的自旋浴饱和态（“暗态”）通常具有较低的偏振度和纯度，但它们的对称性使它们成为量子比特相干操纵的宝贵资源。具体来说，我们证明了核系综的暗态可以用于相干控制系统浴相互作用，并提供一个强大的，长寿命的量子存储器的量子比特状态。
2003-08-22 cond-mat.mes-hall
Thermal state structure in the Tavis--Cummings model and rapid simulations in mesoscopic quantum ensembles
本文研究Tavis–Cummings模型的热态结构，揭示Dicke子空间近似失效的低温阈值，并利用总激发数、集体角动量和Lamb位移微扰展开实现按$O(\sqrt{N})$缩放的高效模拟。
2024-12-03 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph quant-ph
Coulomb drag in phase-coherent mesoscopic structures - Numerical study of disordered 1D-wires
我们研究了两平行无序介观一维线之间的库仑阻力。通过数值系综平均，我们计算了G_21的统计性质，包括它的分布。对于相互不相关的障碍潜力的电线，我们发现，平均值是有限的，但具有可比的波动，使符号反转是可能的。对于相同的无序势的平均值和波动nare增强相比，不相关的无序的情况下。
2001-08-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Multiparticle correlations in mesoscopic scattering: boson sampling, birthday paradox, and Hong-Ou-Mandel profiles
单粒子干涉和量子不变性之间的相互作用导致了多体散射中的签名相关性。我们发现这些与非相互作用粒子系统的介观腔的传输概率的半经典计算。对于混沌腔，我们提供了传输概率的前两个时刻的随机酉矩阵的合奏，包括弱本地化和失相效应的普遍形式。如果进入的多体状态由两个宏观上被占据的波包组成，它们的时间延迟会沿着玻色子生日悖论所确定的边界驱动量子-经典跃迁。因此，玻色-爱因斯坦凝聚体的介观混沌散射是建立玻色子取样器和观察宏观Hong-Ou-Mandel效应的现实候选者。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas nlin.CD
Polarization transfer from optically-pumped NV center ensembles to multinuclear spin baths
NV-金刚石在纳米级传感和自旋操纵方面引起了人们的浓厚兴趣。特别地，在单个NV中心的光激发之后的非平衡电子自旋极化已经成功地转移到缺陷周围的核自旋浴中。然而，这些实验需要扩展到NV-合奏有前途的实际应用中的超极化的大体积样品体积的NMR信号增强。在这里，我们使用一个密集的，浅的NV-中心合奏证明在一个定义良好的复合金刚石样品系统的核自旋的极化转移。这使我们能够解决三种不同类型的核自旋在不同的位置相对于NV极化源：从接近$^{13}$ C内的金刚石晶格的自组装分子系统组成的$^{1}$ H和$^{19}$ F自旋外的金刚石和多个接口。我们发现，合奏NV实验面临的问题不同于单一NV实验。特别地，使用自旋锁脉冲，NV系综的非均匀加宽的ESR线限制了可以发生转移协议的最小共振线宽。此外，我们比较了不同的核浴的NV自旋极化损失和极化转移率，并讨论了自旋扩散的作用，作为间接影响核极化建立在纳米NV-NMR实验的检测体积内的直接观察。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Engineering and Probing a One-Dimensional Dipolar Spin Ensemble in Diamond
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）；California Institute of Technology（加州理工学院）；Stanford University（斯坦福大学）；Harvard University（哈佛大学）；Boston University（波士顿大学）；Max-Planck-Institut für Physik Komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
本研究在金刚石中工程化并表征了由P1中心构成的准一维偶极自旋链，利用相关谱学探测其自旋动力学，为低维量子自旋系统提供了材料学途径。
2026-09-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Dressed-State Polarization Transfer between Bright & Dark Spins in Diamond
在环境条件下，固态系统中的自旋杂质被发现处于热混合状态并且是光学“暗”的，即，自旋状态不能被光学控制。金刚石中的氮空位（NV）中心是一个例外，因为电子自旋状态是“明亮的”，即，它们可以通过光泵浦来极化、用自旋共振技术来相干地操纵、以及光学地读出，所有这些都在室温下进行。在这里，我们展示了一个修饰态，双共振计划转移极化从明亮的NV电子自旋暗替代氮（P1）电子自旋在金刚石。这种极化转移机制可以用来将暗自旋的介观浴冷却到接近零的温度，从而为量子信息和传感提供资源，并帮助研究多体自旋系统中的量子效应。
2012-11-12 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Optically controllable magnetism in atomically thin semiconductors
二维层状材料中的电子态可以表现出各种各样的相关相，包括维格纳晶体、莫特绝缘体、电荷密度波和超导性。最近的实验和理论研究表明，铁磁相可以存在于电子掺杂的过渡金属二硫属化物（TMD）半导体中，但在零磁场下的稳定磁性状态一直无法检测到。在这里，我们的实验表明，介观铁磁秩序可以产生和控制的单层WSe 2在零施加磁场的局部光泵浦。在空间分辨泵浦探测实验中，我们利用激子态的偏振分辨反射率作为载流子自旋极化的探测器。当样品是电子掺杂的密度$n_e = 10^{12} cm^{-2}$，我们观察到，一个本地的，圆偏振，微瓦功率的光泵打破了等效铁磁自旋配置之间的对称性，并创建磁秩序，其延伸到介观区域大至8 μ m × 5 μ m，由样品的边缘和折叠的2D半导体。磁序的实验特征是从激子态反射的圆二色性（CD），在共振波长处的幅度超过20%。泵的螺旋度决定了磁状态的取向，磁状态可以沿着两个主平面外轴对齐。与先前在2D材料中需要非局部的、缓慢变化的磁场来操纵磁相的研究相比，所展示的利用局部和可调谐光泵浦来控制远程磁性和相应的强CD的能力是高度通用的。这一发现将解锁新的基于TMD的自旋和光学技术，并实现对二维电子气（2DEG）中相关电子相位的复杂控制。
2021-08-12 cond-mat.mes-hall
Effect of proximity-induced spin-orbit coupling in graphene mesoscopic billiards
基于二维材料的范德华异质结构最近已成为自旋电子学中非常活跃的研究课题，其目的在于从根本上描述纳米结构中的自旋退相过程，并作为基于自旋的信息处理方案中的潜在元素。在这里，我们从理论上研究了由石墨烯邻近耦合到高自旋轨道耦合材料构建的介观器件的磁导。通过数值精确的紧束缚模拟，我们表明，即使在量子点中的$z\rightarrow -z$对称自旋轨道耦合主导Bychkov-Rashba相互作用时，反转对称性的界面破缺也会产生强大的弱反定域。我们的研究结果是在解释随机矩阵理论的光，它链接到从圆正交到圆辛系综的过渡的量子干涉校正观察到的行为。
2021-02-24 cond-mat.mes-hall
Mesoscopic persistent currents in a strong magnetic field
最近在正常金属环中的介观持续电流的精确测量依赖于由电流产生的磁矩和大的外加磁场之间的相互作用。受此技术的启发，我们扩展了介观持续电流的理论，包括环的有限厚度的影响和由此产生的大磁场的渗透。我们讨论了样品特有的典型电流和由电子-电子相互作用影响主导的整体平均电流。我们发现，磁场强烈抑制相互作用引起的持续电流，因此提供了直接访问的独立电子的贡献。此外，该技术允许持续电流的整个分布函数的测量。我们还讨论了塞曼分裂和自旋轨道散射的后果，并包括我们的理论结果与实验数据的详细和定量的比较。
2010-02-03 cond-mat.mes-hall
Statistics of the Mesoscopic Field
我们发现，在测量中的微波传输通过准一维介质样品的扩散和本地化波，在一个给定的样品配置的空间平均通量的平方根规范化的字段是一个高斯随机过程的位置，极化，频率和时间。结果表明，随机系综中场的概率分布是由总透过率分布加权的高斯函数的混合，而其关联函数是高斯场的乘积和总透过率的平方根。
2005-02-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
A mesoscopic Rydberg impurity in an atomic quantum gas
具有大结合能的巨杂质激发态是探索在少体和多体量子系统中远离平衡动力学的新机制以及原位观测相关性的强有力的探针。受最近超冷原子系综中里德伯激发光谱研究进展的启发，我们发展了一种新的理论方法来描述量子玻色气体中里德伯激发的多尺度动力学。我们发现，从几个到多体动力学的交叉体现在一个戏剧性的变化，从解决分子线的光谱分布广泛的高斯分布代表一个超极化态，其中许多原子绑定到里德伯杂质。我们讨论了这种交叉的温度和密度依赖的光谱签名。
2015-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Measuring the Temperature of a Mesoscopic Quantum Electron System by means of Single Electron Statistics
利用金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）量子点中$Si/SiO_2$界面处的点缺陷对电子的俘获和发射，测量了介观系统的温度.与以前的报道不同，我们发现Si n-MOSFET中点缺陷的捕获和发射可以与温度相关，最低可达800 mK。在有限量子巨正则系综模型下，利用缺陷中的时域电荷涨落来确定沟道中少量电子气的温度。
2010-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Projected logical ensembles in surface codes via the random-matrix theory of quantum dots
King’s College London（伦敦国王学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Quantinuum
研究拓扑码中量子纠错后测量诱导的逻辑态统计，通过映射到介观量子点散射矩阵系综，揭示随机矩阵理论描述的普适性，并建立与Altland-Zirnbauer对称类的联系。
2026-06-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Thermodynamics and Transport in Mesoscopic Disordered Networks
我们描述了相位相干性对无序导电网络的输运和热力学性质的影响。类比弱局域化修正，我们计算了相位相干性对介观金属孤立网络磁响应的贡献。它与扩散粒子在相应网络上的返回概率有关。通过求解各种类型网络的扩散方程，包括一个有臂的环，一个无限的正方形网络或一个连接的环链，我们推导出的磁响应。正如输运性质--弱局域化校正或普遍电导波动--的情况一样，磁响应可以用一个称为谱函数的单一函数S来表示，它与网络上返回概率的空间平均值有关。我们已经发现，一个连通环系综的磁化强度与这些环不连通时的磁化强度在同一数量级上。
1998-01-22 cond-mat.mes-hall
Statistical properties of electrochemical capacitance in disordered mesoscopic capacitors
我们数值研究了无序二维介观电容器中电化学电容的统计特性。基于紧束缚哈密顿量，采用格林函数方法研究了三种不同系综：正交系综（对称指数β=1）、酉系综（β=2）和辛系综（β=4）的无序介观电容器的平均电化学电容、电容涨落以及电容分布.发现无序系统中的电化学电容具有普遍性。在单导电通道的情况下，电化学电容在弱无序下遵循随机矩阵理论所预期的对称高斯分布。在强无序制度，分布被发现是一个尖锐的片面的形式，在大电容区域的一个几乎恒定的尾巴。这是由于在无序系统中存在项链态，其特征是多共振，产生大的态密度。此外，在单导电通道的情况下，项链态也会增强电化学电容的波动。当导电沟道的数目增加时，项链态的影响变得不那么重要。对于大量的导电通道，电化学电容波动发展的平台区中的强无序制度。平台值被确定为普遍的电化学电容波动，这是独立的系统参数，如无序强度，费米能量，几何电容，和系统的大小。重要的是，对于所有三个系综，通用电化学电容波动是相同的，这表明了超通用行为。
2017-01-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
