Intersubband Quantum Disc-in-Nanowire Photodetectors with Normal-incidence Response in the Long-wavelength Infrared
半导体纳米线为实现与硅技术兼容的宽带光电探测器提供了巨大的潜力。然而，这种探测器的光谱范围迄今为止仅限于紫外线、可见光和近红外线中的选定区域。在这里，我们报告的宽带纳米线异质结构阵列光电探测器表现出从可见光到长波红外的光响应。特别是，从3-20 μ m的红外响应，使垂直入射激发子带间跃迁的低带隙的InAsP量子光盘内的InP纳米线轴向合成。的光学特性解释的光学模式在光子晶体中的纳米结构的部分形成的检测器，结合从合成产生的光盘的非对称电位分布的纵向分量的激发。我们的结果为如何设计宽带纳米线光电探测器以及工程纳米线异质结构如何为光电子学开辟新的迷人机会提供了可概括的见解。
2017-09-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
High Kinetic Inductance Microwave Resonators Made by He-Beam Assisted Deposition of Tungsten Nanowires
我们评估的混合微波谐振器的性能相结合的溅射铌薄膜与钨纳米线生长与氦束诱导沉积技术。根据生长条件，纳米线具有典型的宽度$w\in[35-75]$ ~nm和厚度$t\in[5-40]$ ~nm。我们观察到一个高的正常状态电阻$R_{sq}\in [65-150]$ $Ω/sq$，它与一个临界温度$T_c\in[4-6]~K$一起确保了高的动态电感，使谐振器强非线性。在低温下制作了集总和共面波导谐振腔，并在$4.5$ ~GHz的低光子区测量了其内部品质因数，最高可达$3990$。分析了线长、温度和微波功率的依赖关系，我们提取了$L_K\approx15$ pH/sq的W纳米线的动力学电感，其是几何电感的250倍，并且在$4.5$ ~GHz处的克尔非线性高达$K_{W,He}/2π=200 \pm 120$ ~Hz/光子。因此，用氦聚焦离子束制成的纳米线是用掩模和无抗蚀剂直接写入工艺设计紧凑、高阻抗、超导环境的通用对象。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall
Semiconductor nanowire metamaterial for broadband near-unity absorption
红外半导体近一吸收体的实现将为传感、健康、成像和量子信息科学中的应用提供新的能力，特别是在需要便携性的地方。通常，市售的便携式红外单光子探测器由体半导体制成，效率远低于1。在这里，我们设计了一种新型的半导体纳米线超材料，并表明，通过仔细安排InGaAs纳米线阵列，并通过控制它们的形状，我们表现出在室温下的近单位吸收效率。我们的实验表明，在前所未有的波长范围从900 nm到1500 nm的平均测量效率为93%（模拟平均效率为97%）。我们进一步表明，近单位吸收的结果从集体响应的纳米线超材料，起源于耦合到泄漏谐振波导和横模。这些耦合机制导致光从顶部直接吸收，并且当光从一个纳米线散射到相邻纳米线时间接吸收。这项工作可能导致新一代量子探测器的开发，其在红外线中具有前所未有的宽带近单位吸收，同时在室温附近工作，适用于更广泛的应用。
2022-02-28 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Coupling broadband terahertz dipoles to microscale resonators
自旋电子发射器是一类独特的太赫兹（THz）源，由于其准二维的几何形状，从而其能力耦合到谐振器近场。发射器的全局激发常常阻碍局部太赫兹偶极子与谐振器结构的各个模式之间的耦合机制的复杂细节。在这里，我们展示了空间映射的自旋电子发射器和远场光介导的结构化金属环境的本地太赫兹源之间的耦合强度。对于蝴蝶结的几何形状，实验结果再现的微观耦合机制提供见解的数值模型。通过提取开口环谐振器超颖表面和线性阵列中的THz模式结构，展示了该技术的广泛适用性。随着这些发展，具有定制的光谱和角发射轮廓的平面THz源是可访问的。
2022-09-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Charge-sensing of a Ge/Si core/shell nanowire double quantum dot using a high-impedance superconducting resonator
本文提出用基于NbTiN的高阻抗耐磁场超导谐振器耦合Ge/Si纳米线双量子点，实现无直流电流条件下的色散电荷读出，并利用第二量子点作为电荷传感器探测最后一个空穴的耗尽，为色散读出和自旋-光子耦合奠定基础。
2022-12-03 cond-mat.mes-hall
Temperature dependence of microwave losses in lumped-element resonators made from superconducting nanowires with high kinetic inductance
本文通过反射测量分析不同拓扑的高动电感 NbTiN 纳米线微波谐振器在 1.7–6 K 的响应，发现其内部品质因数主要受额外的温度相关损耗而非热平衡准粒子限制。
2024-06-15 cond-mat.mes-hall
Lasing from SOI-integrated GaAsSb nanowires via resonator-driven optical feedback
Walter Schottky Institute, TUM School of Natural Sciences, Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Institute of Physics and Astronomy, Technical University Berlin（柏林工业大学）
本研究通过将GaAsSb纳米线集成到硅基板上的环形共振器上，实现了硅透明波长的光学反馈，从而改善了纳米线激光器的发射线宽和频率稳定性。
2026-05-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Self-oscillations in field emission nanowire mechanical resonators: a nanometric DC-AC conversion
我们报道了自下而上的纳机电系统（NEMS）在恒定外加电压驱动的场发射过程中观察到的自振荡。探索机电模型，解释的现象，可以直接用于开发集成器件。在第一项研究中，我们已经实现了约50%的DC/AC（直流到交流电）转换。NEMS中的电自振荡为高速自主纳米谐振器和信号发生器的发展开辟了一条新的道路，并表明场发射（FE）是构建新纳米元件的强大工具。
2010-03-30 cond-mat.mes-hall
Frequency modulated self-oscillation and phase inertia in a synchronized nanowire mechanical resonator
同步已被广泛报道的自振荡系统。然而，尽管它已经在理论上预测了几十年，但在高驱动状态下的相位自振荡（有时称为相位捕获）的实验实现直到最近才被研究。我们详细研究了具有内反馈的同步场发射SiC纳米机电系统中的相位动力学。更丰富的相位行为已明确确定，这意味着相位调制和惯性。这种同步机制有望对理解相互作用的自振荡网络的动力学和在纳米尺度上产生频率调制信号产生影响
2014-08-28 cond-mat.mes-hall
Electromagnetic response of the surface states of a topological insulator nanowire embedded within a resonator
本文提出利用超导谐振器作为探针，通过静态磁通量与垂直振荡电磁场在拓扑绝缘体纳米线中产生轨道共振，以Q因子的周期性变化探测其表面二维Dirac轨道特性，实现无需电极的非侵入式拓扑态测量。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall
High quality factor mechanical resonance in a silicon nanowire
实验研究了基于双钳位硅纳米线的纳米机械谐振器的谐振特性。的基模的谐振频率进行了测量，在温度为$20\,\mathrm{mK}$的纳米线的各种尺寸使用的磁动计划。共振频率的测量值同意从欧拉-伯努利理论获得的估计。测得的内部品质因数的$5\,\mathrm{μm}$长谐振器，$3.62\times10^4$，超过了相应的值在较高的温度下调查的类似的谐振器。所提出的结构可以用作具有预期灵敏度$\sim 6 \times 10^{-20}\,\mathrm{g}\,\mathrm{Hz}^{-1/2}$的质量传感器。
2018-09-19 cond-mat.mes-hall
Broadband architecture for galvanically accessible superconducting microwave resonators
在许多混合量子系统中，需要将直流控制与共面波导（CPW）微波谐振器相结合的超导电路。到目前为止，向微波谐振器施加DC电压或电流偏置的策略是通过对称点施加偏置，使得对于某些频率，偏置表现为开路。在这里，我们介绍了一个微波耦合器的超导共面波导腔在一个大的并联电容到地的形式。这种耦合器充当微波的宽带反射镜，同时提供与谐振器的中心导体的电流连接。我们证明了这种方法与两端口$λ/4$ -传输谐振器的线宽在MHz制度（$Q\sim10^3$），没有杂散谐振，并施加电压偏置高达$80$ V，而不影响谐振器的品质因数。这种谐振器耦合结构，这是简单的工程，制造和分析，可能有许多潜在的应用在实验中涉及超导混合电路。
2015-11-22 cond-mat.mes-hall
Broadband coupling of fast electrons to high-Q whispering-gallery mode resonators
透射电子显微镜是研究自由电子与纳米光场相互作用的一种极好的实验工具。然而，到目前为止，将电子显微镜应用于量子光学研究受到缺乏实验平台的阻碍，这些实验平台允许快速电子和高质量谐振器之间的强耦合。在这里，作为第一步，我们证明了宽带激发的光学回音壁模式在二氧化硅微谐振器的快速电子。在所发射的相干阴极射线发光光谱中，观察到梳状的等距峰，导致腔品质因数大于700。这些结果使电子显微镜中的量子光学现象的研究与量子电子光计量学的潜在应用。
2021-03-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broadband microwave spectroscopy of semiconductor nanowire-based Cooper-pair transistors
库珀对晶体管（CPT）是一个封闭在两个约瑟夫森弱连接之间的超导小岛，是各种超导量子线路的原子构件。利用栅极可调半导体沟道作为薄弱环节，与约瑟夫森隧穿相关联的能量尺度可以相对于岛的充电能量而改变，从而调整其电荷波动的程度。在这里，我们直接证明了这种控制映射的能级结构的CPT的砷化铟纳米线（NW）与超导铝壳。我们提取的相位偏置纳米线CPT的量子动力学的详尽建模的基础上的设备参数，并直接测量作为设备温度的函数的奇偶校验占用比，相关的超导和未来的拓扑量子比特。
2020-03-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
NbTiN Nanowire Resonators for Spin-Photon Coupling on Solid Neon
RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；Department of Mechanical Engineering, FAMU-FSU College of Engineering, Florida State University（佛罗里达州立大学 FAMU-FSU 工程学院机械工程系）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（国家信息通信技术研究所先进 ICT 研究所）；Graduate School of Engineering, Tohoku University（东北大学研究生院工学研究科）；Department of Physics and Astronomy, University of Notre Dame（圣母大学物理与天文系）；Institute of Physics, University of Augsburg（奥格斯堡大学物理研究所）；Center for Advanced Analytics and Predictive Sciences, University of Augsburg（奥格斯堡大学高级分析与预测科学中心）
本研究展示NbTiN纳米线谐振子在固态氖平台中实现高品质因子，并通过理论分析提出实现自旋-光子耦合的微磁设计与耦合策略，目标在自然氖中实现单量子比特操作保真度超过99.99%。
2025-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
In-plane nanoelectromechanical resonators based on silicon nanowire piezoresistive detection
我们报告了一个自上而下的纳米机电系统的驱动/检测方案，用于基于频移的传感应用，具有出色的性能。它依赖于静电驱动和压阻纳米线计的平面内运动转导。工艺制造是完全CMOS兼容。结果表明，一个非常大的动态范围（DR）超过100分贝和前所未有的信号背景比（SBR）为69分贝提供了两个数量级的提高，在NEMS领域的现有技术中呈现的检测效率。这样的动态范围是由可忽略的1/f噪声和与热机械噪声相比非常低的约翰逊噪声引起的。这种简单的低功耗检测方案为新型鲁棒质量谐振传感器铺平了道路。
2010-01-11 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
High Frequency top-down Junction-less Silicon Nanowire Resonators
我们在这里报告的第一个实现自上而下的硅纳米线（SiNW）转换的无结场效应晶体管（FET）和压阻（PZR）效应。悬浮硅纳米线是迄今为止报道的最小的自上而下硅纳米线之一，宽度低至约20纳米。这是由于一个200毫米晶圆级，超大规模集成电路工艺完全适合单片CMOS协集成。由于尺寸非常小，硅纳米线的电导可以通过附近的静电门来控制。无结FET和先前证明的PZR转导都是用相同的SiNW进行的。这些自转导方案显示出相似的信号背景比，并且PZR转导表现出相对较高的输出信号。用这两种方案测量了同一条硅纳米线的艾伦偏差AD，在室温和低压下，FET探测的AD约为20 ppm，PZR探测的AD约为3 ppm。数量级的改进，预计从更严格的静电控制，通过改变几何形状和掺杂水平，以及从CMOS集成。这些基本SiNW谐振器的紧凑，简单的拓扑结构为SiNW-CMOS平台中的气体和质量传感，时间保持或逻辑开关系统的超密集阵列开辟了新的途径。
2013-07-31 cond-mat.mes-hall
Spin dynamics in InAs-nanowire quantum-dots coupled to a transmission line
我们从理论上研究了纳米线量子点中的电子自旋。由于自旋-轨道相互作用，自旋耦合到谐振器电磁场的电分量，并且使得能够以全电方式对量子信息进行相干操纵、存储和读出。在一个相同或不同的纳米线中，远距离量子点自旋之间的耦合可以通过谐振器模式实时或通过虚拟过程有效地执行。对于后者的情况下，我们得到一个有效的自旋纠缠相互作用，并建议如何打开和关闭它。我们考虑横向和纵向类型的纳米线量子点和比较他们的操作时间尺度对自旋弛豫时间。为此，我们评估的纳米线振动（声子）引起的自旋弛豫率，并表明，作为纳米线中的声子限制的结果，该速率是一个强烈变化的函数的自旋操作频率，因此可以大大减少相比，横向量子点在GaAs中。我们的计划是一个步骤，形成混合结构，不同性质的量子位可以集成在一个单一的设备。
2007-08-15 cond-mat.mes-hall
Wide bandwidth nanowire electromechanics on insulating substrates at room temperature
我们研究了在蓝宝石衬底上制作的具有局域栅结构的InAs纳米线谐振器。使用绝缘蓝宝石衬底的主要优点是其导致减小的寄生电容，从而允许使用网络分析仪的宽带宽致动和检测以及在室温下的信号检测。纳米线的面内和面外振动模式都可以被驱动，并研究了谐振器的非线性响应。此外，该技术使得能够研究由于纳米结构中的加热引起的热应变的变化
2016-01-06 cond-mat.mes-hall
Nonlinearity and Parametric Amplification of Superconducting Nanowire Resonators in Magnetic Field
通常基于约瑟夫森结（JJ）非线性的非线性超导器件是超导量子电子学的基础，其使得例如，隔离的两级超导量子比特和放大器的形成。虽然新兴的自旋，混合自旋/超导（包括马约拉纳），和纳米磁光量子系统可以极大地受益于超导非线性，在这些系统中的强磁场的存在是不兼容的传统JJ设备，这是高度敏感的应用磁场。一种可能的解决方案是使用动力学电感（KI）非线性。迄今为止，只有线性动力学电感（KI）器件被证明在高磁场中工作，而非线性KI器件在高磁场中的工作几乎没有受到关注。在这里，我们研究了超导纳米线（NW）KI谐振器的非线性和作为面内磁场的参量放大器的性能。我们研究了由10 nm厚的NbTiN薄膜制成的NW KI谐振器的克尔系数，其特性阻抗高达3 k $Ω$，并首次在磁场高达2 T的条件下演示了非简并和简并参量放大。我们发现，窄的KI谐振器的宽度为0.1 $μ$米是强大的，在增益，动态范围和噪声方面，磁场高达$\sim$ 2 T，而更广泛的KI谐振器的宽度为1 $μ$米遭受显着的抑制在周围的增益远低于2 T的领域。在0.1 $μ$ m KI谐振腔中，相干态有约8 dB的去放大，这意味着噪声压缩的能力。这些结果为开发在高磁场中工作或产生高磁场的非线性量子器件（如自旋、自旋/超导混合器件和磁光机械器件）开辟了新的途径。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall
Quantum-inspired design of a tunable broadband high-Q acoustic resonator
本文受扭转范德华异质结构中谐振子态阶梯启发，提出一种声学谐振器设计，通过模拟扭转双层石墨烯的声学类比，实现了Q值高达4000、带宽达1 kHz的可调谐宽带高Q声学谐振系统，突破了传统谐振器带宽与品质因数的根本权衡。
2024-12-28 cond-mat.mes-hall
Sub-Wavelength Plasmon Polaritons Channeling of Whispering Gallery Modes of Fluorescent Silica Microresonator
在这里，我们报告的亚波长传播和定向耦合的回音壁模式（WGM）的荧光二氧化硅微球谐振器介导的等离子体激元在单晶银纳米线。从纳米线末端发射的荧光光谱特征证实了WGM通过纳米线等离子体激元的有效引导。通过采用傅立叶平面光学显微镜，我们揭示和量化的WGM从纳米线的两端的定向荧光发射。考虑到所讨论的几何形状是从溶液相自组装的，我们的结果将在基于WGM的软光子平台中找到相关性，包括小型化的光学谐振器和耦合器。
2021-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Broadband terahertz generation from metamaterials
太赫兹光谱范围约为0.1至15 THz，是最少探索但技术变革最多的光谱区域之一。当前的一个挑战是开发具有宽带和无间隙光谱的高效和紧凑的太赫兹发射器/检测器，其可以针对各种泵浦光子能量进行定制。在这里，我们展示了有效的单周期宽带太赫兹产生，范围从约0.1至4太赫兹，从一个薄的层的开口环谐振器与几十纳米的厚度在1.5微米（200太赫兹）的电信波长泵浦。太赫兹辐射是由开口环谐振器的磁偶极共振激发产生的，在非共振泵浦下会迅速衰减。这，连同泵浦偏振依赖性和功率缩放的太赫兹发射，确定了在开口环谐振器中的光致非线性电流的作用。我们还揭示了一个巨大的片非线性极化率$\sim$ 10 $^{-16}$ m $^2$ V $^{-1}$，远远超过薄膜和散装非中心对称材料。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent manipulation of a Majorana qubit by a mechanical resonator
我们提出了一个混合系统组成的马约拉纳量子比特和纳米机械谐振器，实现了自旋轨道耦合超导纳米线，使用一组静态和振荡铁磁门。铁磁门在纳米线中诱导马约拉纳束缚态，其杂化并构成马约拉纳量子比特。由于这些门之一的振荡，马约拉纳量子比特可以相干旋转。通过调节栅极电压来调制局部自旋轨道耦合，可以达到量子位振荡器系统的共振，以获得相对较强的耦合。
2015-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radio frequency charge sensing in InAs nanowire double quantum dots
我们演示了耦合到射频（rf）电路的InAs纳米线双量子点（DQD）的电荷传感。我们使用零差检测来测量由谐振器反射的射频信号。在谐振器响应中观察到清晰的单点和DQD行为。射频反射法允许在少电子制度的DQD电荷稳定性图的测量，即使当通过该设备的直流电流太小而无法测量。对于信噪比为1，我们估计在点间电荷跃迁处的最小电荷检测时间为350微秒，对于引线的电荷跃迁为9微秒。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broadband achromatic anomalous mirror in near-IR and visible frequency range
利用金属-绝缘体-金属（MIM）谐振腔阵列设计了工作在近红外和可见光波段的反常消色差反射镜。与MIM谐振器相互作用的入射波经历相移，该相移等于由波激发的间隙等离子体所行进的光路。沿着镜面的相位梯度是通过不同长度的谐振器中的等离子体激元光路的差异而产生的。在远低于金属的等离子体频率的频率区域中，相位梯度是频率的线性函数，并且因此反射镜在消色差区域中操作，即反射角不依赖于辐射频率。利用银-空气-银谐振腔，我们预测该反射镜可以将垂直入射的光束引导到40 $^{\circ}$角，具有高的辐射效率（超过98 $\%$）和小的焦耳损耗（低于10 $\%$）。
2016-10-17 cond-mat.mes-hall
Dispersive detection of a charge qubit with a broadband high-impedance quantum-Hall plasmon resonator
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；JST, PRESTO（日本科学技术振兴机构，PRESTO项目）；NTT, Inc.（日本电报电话公司）
利用高阻抗量子霍尔等离子共振腔实现量子比特的色散检测，展示了二维拓扑绝缘体在 cQED 中的应用。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall
Generation of Ultra-Broadband Frequency Comb in Strongly Bistable Nonlinear Magnonic Resonator
Northeastern University（东北大学）；Oakland University（奥克兰大学）
本研究通过强双稳非线性磁共振腔生成超宽频带频率梳，实现低功耗、高可调性和高精度控制，推动微波信号处理和精密传感技术发展。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall
Plasmon hybridization in pyramidal metamaterials: a route towards ultra-broadband absorption
金字塔形超材料是目前发展的超宽带吸收体。它们由交替的金属/电介质层的周期性阵列组成，形成基于截顶正方形的金字塔。长度增加的金属层起到垂直耦合等离子体共振器的作用，并且在较小程度上起到横向耦合等离子体共振器的作用。基于详细的数值模拟，我们证明了等离子体激元杂交这种谐振器有助于实现超宽带吸收。个别谐振器的偶极模式示出是突出的电磁耦合机制。相邻金字塔之间的横向耦合和交替层之间的垂直耦合被证明是用于调谐等离子体激元杂交的关键参数。在优化之后，Au/Ge金字塔的操作带宽（即，吸收高于90%的带宽）在0.2-5.8微米波长范围上延伸，即，从UV可见光到中红外，并且总吸收（在操作带宽上积分）总计为98.0%。验证了该器件的全方向性和偏振无关的高吸收特性。此外，我们还表明，介电层材料（Si与Ge）的选择对于实现超宽带特性并不重要，这为设计和制造提供了多功能性。简要讨论了现实的制造场景。这种等离子体杂交路线可能有助于开发光热设备，热发射器或屏蔽设备，从近红外探测器隐藏物体。
2014-04-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Long nanomechanical resonators with circular cross-section
针对传统光刻制备超导纳米机械谐振器长度受限的问题，提出低成本自上而下法制备长悬浮、细直径的NbTi纳米线谐振器，适配多种金属合金，拓展了纳米机械器件的应用场景。
2023-11-04 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Direct-Laser-Written Polymer Nanowire Waveguides for Broadband Single Photon Collection from Epitaxial Quantum Dots into a Gaussian-like Mode
本文利用直写激光制备聚合物纳米线波导，将外延量子点发射耦合到HE11模式，在金属纳米环系统中实现3.0±0.7倍收集效率提升，且不改变原有器件层。
2023-05-26 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Superconducting grid-bus surface code architecture for hole-spin qubits
我们提出了一个可扩展的混合架构的二维表面码结合超导谐振器和空穴自旋量子位在纳米线可调直接Rashba自旋轨道耦合。这种架构的骨干是一个正方形晶格的电容耦合共面波导谐振器，其中每个主机的纳米线空穴自旋量子比特。量子比特的频率和它们与微波场的耦合都可以通过经由谐振器中心销施加的静态电场来调谐。在色散机制中，纠缠双量子比特门可以通过三阶过程实现，其中一个谐振器中的虚光子由第一量子比特产生，相干地转移到相邻的谐振器，并被该谐振器中的第二量子比特吸收。具有最先进的相干时间的数值模拟产生接近$99\%$容错阈值的门准数。
2016-12-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave Admittance of Gold-Palladium Nanowires with Proximity-Induced Superconductivity
我们报告定量电导测量扩散超导体-正常金属-超导体（SNS）结在千兆赫频率和毫开尔文温度。金-钯基SNS结被布置成超导量子干涉器件链。该链强耦合到一个多模微波谐振器的模式间隔约0.6 GHz。通过测量谐振器模式的谐振频率和品质因数，我们提取了链导纳的耗散和无功部分。我们比较的相位和温度依赖性的导纳接近1 GHz的理论的基础上随时间变化的Usadel方程。这种比较使我们能够识别理论和实验之间的重要差异，这些差异不能通过在理论中包括非弹性散射或弹性自旋翻转散射来解决。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall
Rapid detection of coherent tunneling in an InAs nanowire quantum dot through dispersive gate sensing
色散传感是一种强大的技术，能够实现固态量子比特的可扩展和高保真度读出。特别是，基于栅极的色散传感已经被提出作为未来拓扑量子位的读出机制，其可以通过单电子隧穿通过零能量模式来测量。这种读出的发展需要解决相干电荷隧穿幅度从一个量子点在马约拉纳零模式主机系统忠实地在短时间尺度上。在这里，我们展示了快速单次检测的相干单电子隧道InAs纳米线量子点之间的振幅。我们将一个亚GHz的集总元件微波谐振器连接到一个点上的高电平臂门上，实现了一个灵敏的色散检测电路。由此产生的大的点谐振器耦合导致观察到的色散位移是在电荷简并的谐振器线宽的顺序。这种移位使我们能够区分库仑阻塞和共振，对应于量子位状态读出所预期的场景，对于1微秒的积分时间，信噪比超过2。我们的结果为在拓扑量子比特中实现微秒尺度上费米子宇称的Single Shot测量铺平了道路。
2018-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanomechanical characterization of quantum interference in a topological insulator nanowire
石墨烯和拓扑绝缘体（TI）中二维无带隙狄拉克费米子的发现引发了对其独特电子性质应用的广泛研究。三维绝缘体中的无隙表面态表明了具有非平凡Z2不变量的物质的独特拓扑相，该不变量可以通过角分辨光电子能谱或磁阻量子振荡来验证。在TI纳米线中，无带隙表面态在电导中表现出Aharonov-Bohm（AB）振荡，这种量子干涉效应伴随着传输中横向一维模式数量的变化。因此，虽然这种纳米线的态密度（DOS）预计会显示这种AB振荡，但这种效应尚未观察到。在这里，我们采用纳米力学测量，揭示AB振荡的拓扑绝缘体的DOS。所研究的TI纳米线是嵌入在电路中的机电谐振器，并且来自DOS振荡的量子电容效应调制电路电容，从而改变弹性常数以产生机械谐振频率偏移。纳米机械谐振器的小的有效电容和高的品质因数促进了从表面态DOS的量子电容效应的检测，因此本技术可以扩展到研究纳米尺度的各种量子材料。
2019-02-08 cond-mat.mes-hall
Tailoring Light-Matter Interaction with a Nanoscale Plasmon Resonator
我们提出并证明了一种新的方法，实现强大的光与物质的相互作用与量子发射器。我们的方法利用等离子体共振器组成的无缺陷，高度结晶的银纳米线包围图案化的介质分布布拉格反射器（DBR）。这些谐振器具有比衍射极限低两个数量级的有效模体积（Veff）和接近100的品质因数（Q），使得能够在腔谐振处将自发发射率提高超过75倍。我们还表明，这些谐振器可以用来转换一个宽带量子发射器的窄带单光子源的颜色选择性发射增强。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Rabi oscillations in a superconducting nanowire circuit
研究了非简谐超导纳米线振荡器的电路量子电动力学。样品电路由一个电容并联纳米线的宽度约为20 nm和一个变化的长度高达350 nm，电容耦合到一个片上谐振器。通过施加微波脉冲，我们观察拉比振荡，测量相干时间和电路的非谐性。尽管非常紧凑的设计，简单的自上而下的制造和高度的无序的氧化（颗粒状）铝材料中使用，我们观察到的寿命在微秒范围内。
2020-03-16 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Dephasing in a crystal-phase defined double quantum dot charge qubit strongly coupled to a high-impedance resonator
本文通过实验和理论模型证明，在晶体相定义的纳米线双量子点电荷量子比特中，电荷噪声并非限制相干性的主要因素，尽管对失谐噪声敏感度相差5倍，退相干速率仅差10%。
2023-08-28 cond-mat.mes-hall
Observation of a broadband Lamb shift in an engineered quantum system
由于宽带电磁真空涨落引起的能级的移动，即兰姆移动，在量子电动力学的发展和理解原子光谱中起着关键作用。目前，由于诸如量子计算的应用中的极端精度要求，工程量子系统中的小能量偏移是至关重要的。然而，在没有可调环境的情况下，在其原始宽带情况下解决兰姆移位是具有挑战性的。因此，在原子系统以外的环境中的观测仅限于由窄带模式组成的环境。在这里，我们观察到一个宽带兰姆位移在高品质的超导谐振器，一个场景也访问静态位移无法在兰姆的实验。我们测量几兆赫的基本谐振器频率的连续变化，通过外部调谐的工程宽带环境，这是基于混合正常金属-超导隧道结的耦合强度。我们的研究结果可能会改善高质量工程量子系统的耗散控制，并为使用这种混合实验平台研究合成开放量子物质开辟新的可能性。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Q electromechanics with InAs nanowire quantum dots
在这份报告中，我们研究了悬浮的InAs纳米线（NW）谐振器的机电性能。在低温下，NW作为单电子晶体管（SET）的岛，我们观察到电子和机械模式之间的强耦合共振;电子隧穿的速率约为共振频率的10倍。高于和低于机械共振，库仑峰的幅度是不同的，我们观察到Fano共振的电导由于两个贡献之间的干扰，以潜在的SET。在100 mK下观察到这些器件的品质因数（$Q$）为$\sim10^5$。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall
Spin-Orbit Qubit on a Multiferroic Insulator in a Superconducting Resonator
我们提出了一个自旋轨道量子位在纳米线量子点表面的多铁性绝缘体与摆线螺旋磁序。来自多铁性绝缘体的螺旋交换场在量子点中的电子自旋上引起非均匀的类塞曼相互作用，从而产生自旋轨道量子比特。没有外部磁场有利于将这种自旋轨道量子位集成到高质量的超导谐振器中。通过利用经由栅极电压的量子点中的Rashba自旋-轨道耦合，可以获得具有有效开/关切换的有效自旋-光子耦合。这使得所提出的设备可控，并有望用于混合量子通信。
2013-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave dynamics of high aspect ratio superconducting nanowires studied using self-resonance
我们研究了超高长径比（长/宽~ 5，000）超导氮化铌纳米线的微波阻抗。纳米线被制造成紧凑的曲折几何形状，其与50欧姆共面波导传输线的中心导体串联。样品的透射系数被测量到高达20 GHz。在高频率下，透射系数中的峰值被看到。数值模拟表明，这是沿着纳米线长度的半波谐振，其中纳米线充当高阻抗慢波传输线。这种共振为这些纳米线设置了作为电感元件的频率上限。拟合模拟到测量的谐振使得能够精确确定纳米线在谐振频率下的复薄层阻抗。实部是耗散的量度，而虚部由动态电感主导。我们表征的薄层电阻和薄层电感对温度和电流的依赖性，并比较最近的无序超导体的理论预测的结果。这些结果有助于理解基于超导纳米线的高频器件。它们还可能导致新型超导器件的发展，如超紧凑谐振器和慢波结构。
2016-07-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Rapid microwave-only characterization and readout of quantum dots using multiplexed gigahertz-frequency resonators
超导谐振器能够快速表征和读出介观量子器件。因此，找到仅使用谐振器在这样的设备上执行感兴趣的测量的方法具有很大的实际意义。我们报道了一个InAs纳米线多量子点器件的实验研究，通过探测GHz谐振器连接到设备。首先，我们展示了准确提取的直流电导测量的高频导纳。因为我们的技术不依赖于DC校准，所以它可能会减少半导体量子位器件中对DC测量的需求。其次，我们展示了多路复用栅极传感和微秒时间尺度上的电荷隧穿检测。色散谐振器位移的GHz检测允许快速获取电荷稳定性图，以及在一微秒内以高达15的信噪比解析器件中的电荷隧穿。我们的测量结果表明，GHz频率的谐振器可以作为一个通用的工具，快速调谐和高保真读出的半导体量子比特。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
