Synthesis and systematic optical investigation of selective area droplet epitaxy of InAs/InP quantum dots assisted by block copolymer lithography
我们报告的光学特性的选择性生长的量子点增益材料的嵌段共聚物光刻辅助下的有源光学器件中的工作波长范围约为1.55 μ m及以上的潜在应用的系统调查。研究了一种新型的嵌段共聚物PS-b-PDMS（polystyrene-block-polydimethylsiloxane）用于制备用于选择区域外延InAs/InP量子点的碳氧化硅硬掩模。通过液滴外延选择性生长InAs/InP量子点阵列。我们的量子点在10-300 K的温度范围内的载流子动力学的详细调查表明，在量子点附近的InP带隙内的状态密度的存在。这些缺陷对量子点的光学性质具有实质性的影响。
2018-11-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Modelling the enhancement of spectrally broadband extraction efficiency of emission from single InAs/InP quantum dots at telecommunication wavelengths
据此，我们提出了技术上要求不高的光子结构的时域有限差分模拟的结果，在第三电信窗口处从量子发射器发射的光谱宽提取效率中提供了显着的改善。对包含限制在单个InAs/InP量子点中的激子的圆柱形和立方体台面结构进行了建模。我们研究了两种情况下，从这样的台面由InP（它可以与AlGaInAs晶格匹配的InP交换）：单片InP材料或InP/AlGaInAs分布式布拉格反射器（DBR）下的台面的发射模式。计算作为几何参数，即台面形状和尺寸，以及发射极位置的函数来执行。对于DBR的情况，我们获得了高于25%的提取效率（对于普通光学检测系统的0.4的数值孔径），这也表现出弱的光谱依赖性-在60 nm左右1550 nm的范围内可以获得高于20%的值。当数值孔径增加到0.9时，在所提出的解决方案内可达到约45%的提取效率。提取效率对面内偶极对准（在100-200 nm的范围内）相当弱地敏感，然而，提取效率对其垂直位置或台面尺寸的甚至微小的变化更敏感。最后，我们还讨论了这种弱光子限制结构中的Purcell效应，在某些情况下，Purcell效应对光源亮度的影响是不可忽略的。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall
Plasmonically enhanced tunable spectrally selective NIR and SWIR photodetector based on intercalation doped nanopatterned multilayer graphene
我们提出了一种光谱选择性近红外（NIR）和短波红外（SWIR）光电探测器的概念证明，该光电探测器基于插层有FeCl $_3$（NPMLG-FeCl $_3$）的纳米图案化多层石墨烯，能够实现石墨烯的大调制p掺杂。在NPMLG-FeCl $_3$中的石墨烯片上的局部表面等离子体（LSP）允许在NIR和SWIR方案中的光电检测从$λ=1.3$ $μ$ m到3 $μ$ m的静电调谐，这超出了纳米图案化单层石墨烯（NPG）的范围。最重要的是，LSP与光学腔一起将吸光度从对于$N$层石墨烯-FeCl $_3$（没有图案化）的约$N\times 2.6$ \%增加到对于NPMLG-FeCl $_3$的接近100\%，其中强吸光度仅局部地发生在石墨烯片内部。我们的NIR和SWIR检测方案依赖于由多层石墨烯（MLG）片的不对称图案化引起的光电效应。在纳米图案化侧上的LSP产生热载流子，其在室温下引起Seebeck光电探测，实现$R=6.15\times 10^3$ V/W的响应度、$D^*=2.3\times 10^{9}$ Jones的探测度和100 ns量级的超快响应时间。我们的理论结果为石墨烯光电探测，光学红外通信，红外彩色显示器和红外光谱在近红外，短波红外，中波长红外（MWIR），和长波红外（LWIR）制度铺平了道路。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall
Valley-selective energy transfer between quantum dots in atomically thin semiconductors
在过渡金属二硫属化物的单层中，有效介电屏蔽的非局域性质导致激子的大结合能。额外的横向限制引起量子点中的激子局域化。通过假设电子和空穴都受抛物约束，我们导出了电子-空穴对相对运动和质心运动的模型波函数，并从理论上研究了两个相邻量子点中激子之间的共振能量转移.我们通过假设两个量子点之间的相互作用由库仑势描述来量化直接带隙跃迁的能量转移的概率，这使得我们能够包括相互作用的所有相关多极项。我们证明了量子点之间的谷选择性能量转移的结构控制。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Site-selective ion beam synthesis and optical properties of individual CdSe nanocrystal quantum dots in a SiO2 matrix
硒化镉纳米晶体量子点（NC-QD）是通过亚微米孔径在SiO2基质中顺序离子束注入硒和镉离子，然后进行快速热退火步骤，从而定点合成的。量子点的尺寸、面密度和光发射能量由注入过程中的离子注量和注入孔径控制。对于低能量密度和小孔径，这些光学活性发射器的发射与体材料的发射相比由于量子限制而蓝移$>100\,{\rm meV}$。的发射表现出光谱扩散和闪烁的第二个时间尺度上建立也为溶液合成的NC-QD。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall
Selective spin coupling through a single exciton
我们提出了一种新的方案，通过离域的单激子态，通过点间Foerster相互作用形成的相邻半导体量子点中的两个自旋量子比特之间的条件相位门。我们考虑两个共振量子点，每个量子点包含一个多余的导带电子，其自旋体现了量子位。我们证明了两个量子比特的门，和任意的单量子比特旋转，可以实现与当前的半导体和激光技术的高保真度。
2004-10-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Voltage-Selective Bi-directional Polarization and Coherent Rotation of Nuclear Spins in Quantum Dots
我们提出并证明了GaAs双量子点中主晶格的核自旋可以在两个相反方向中的任何一个方向上被强极化，即平行于或反平行于外磁场。通过调整器件的直流源极-漏极电压，可以简单地选择方向。这种核极化通过在泡利自旋封锁状态下重复控制的电子-核自旋散射来表现。极化核也可通过核磁共振（NMR）进行相干控制。这项工作证实了量子点中的核自旋确实是长寿命的量子态，其相干时间高达1 ms，并且可能是用于量子信息处理的有前途的资源，例如用于电子自旋量子比特的量子存储器。
2011-04-19 cond-mat.mes-hall
Tuning emission energy and fine structure splitting in quantum dots emitting in the telecom O-band
我们报告的MOVPE生长的InGaAs/GaAs量子点发射在电信O波段的单轴压电致动器集成到光学调查。这种有前途的技术，它不会降低量子发射器的光学质量或性能，使我们能够调整量子点发射波长和它们的精细结构分裂。通过光谱分析的发射光相对于其偏振，我们能够证明的精细结构分裂的实验分辨率限制内的取消。这项工作代表了在电信波长处高产量产生纠缠光子对的重要一步，以及将发射精确调谐到目标波长的能力。
2018-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selection Rules for Non-Radiative Carrier Relaxation Processes in Semiconductor Quantum Dots
利用辐射级联的时间分辨强度互相关测量方法研究了半导体量子点中受激载流子的非辐射弛豫过程。我们光谱识别间接辐射级联，其中包括中间声子辅助弛豫。第一光子的能量揭示了非辐射弛豫之前的多载波配置，而第二光子的能量揭示了弛豫之后的配置。因此，强度互相关测量提供了非辐射过程及其选择规则的定量测量。我们建立了一个模型，它准确地描述了电子-声子和电子-空穴交换相互作用的实验观察。我们的测量和模型为半导体纳米结构中的工程弛豫过程提供了一种新的工具。
2016-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selective electron transfer between the quantum dots under the resonant pulse
从理论上研究了共振电磁脉冲作用下量子点环结构中电子的相干量子动力学。论证了任意两个点之间选择性电子转移的可能性。计算了作为脉冲和点参数的函数的转移概率。结果表明，这种概率可以接近于1。讨论了实际系统中降低转移概率的因素。所获得的结果可用于工程的新型纳米电子器件的量子比特处理。
2004-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Plasmonically enhanced mid-IR light source based on tunable spectrally and directionally selective thermal emission from nanopatterned graphene
我们提出了一种基于纳米图案化石墨烯（NPG）的光谱选择性热中红外源的概念证明，该纳米图案化石墨烯具有CVD生长石墨烯的典型迁移率（高达$3000$ cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$），确保了大面积的可扩展性。为此，我们解决了一个导电双曲面的椭圆虫洞在存在一个面内电场的静电问题。NPG片上的局域表面等离子体激元（LSP）允许在3 $μ$ m至12 $μ$ m的波长范围内控制和调谐热发射光谱。LSP与光学腔一起将石墨烯的发射率从原始石墨烯的约2.3%增加到NPG的80%，从而超过在近红外（NIR）中操作的现有技术的原始石墨烯光源100倍。通过焦耳加热，在$T=2000$ K下，在偏置电压为$V=23$ V时，每面积的最大发射功率为11 × 10^3 W/m $^2$。通过推广普朗克的理论，并考虑非局域波动耗散定理与RPA中石墨烯表面等离子体的非局域响应，我们表明，石墨烯等离子体和热发射光子的相干长度可以分别高达13 $μ$ m和150 $μ$ m，提供了机会，以创建相控阵列。相干性的空间相位变化允许通过调谐费米能量在$12^\circ$和$80^\circ$之间的范围内对热发射进行波束控制。我们的非局部流体动力学响应的分析导致的猜想，在石墨烯中的扩散长度和粘度是频率依赖的。使用时域有限差分（FDTD）计算，耦合模理论和RPA，我们开发了基于NPG的中红外光源的模型…
2020-05-19 cond-mat.mes-hall
Periodic magnetoconductance fluctuations in triangular quantum dots in the absence of selective probing
我们已经研究了具有三角形对称性和面积小至0.2平方微米的量子点的磁导，在高迁移率的二维电子气嵌入在GaAs-AlGaAs异质结。半经典模拟表明，在所测量的磁导的总功能是由弹道效应。低于1 K，我们观察到一个强大的周期振荡，这可能是解释在Aharanov-Bohm通量量子化通过一个单一的经典周期轨道的面积。从一个数值和分析的可能轨迹在硬壁和软壁的潜力，我们确定这个周期性的轨道作为内接三角形。与其他最近的实验相反，这个轨道是无法通过经典的过程来进入准直光束。
1998-07-14 cond-mat.mes-hall
Single-photon emission from the natural quantum dots in the InAs/GaAs wetting layer
对InAs/GaAs浸润层中形成的量子点进行了时间分辨的显微光致发光研究。这些点是由于在润湿层中的In组成的波动。它们显示出具有低空间密度的光谱尖锐的发光线。我们确定中性激子和双激子以及trions相关的线。激子发射反聚束（二阶相关值g^2（0）=0.16）和双激子-激子发射级联证明了量子点的非经典发射，并证实了它们作为单光子源的潜力。
2011-07-20 cond-mat.mes-hall
Manipulation of the Spontaneous Emission Dynamics of Quantum Dots in 2D Photonic Crystals
我们证明了通过二维光子晶体中光模的局域密度来控制自组装量子点的自发发射动力学的能力。我们发现，一个不完整的二维光子带隙是足够的显着延长自发发射寿命（$>2\times$）在一个宽的带宽（$Δλ\geq40$ nm）。对于点，\textit{spectrally}和\textit{spatially}耦合到强本地化（$V_{mode}\sim1.5(λ/n)^{3}$），高$Q\sim2700$光学模式，我们直接测量了一个强大的珀塞尔增强缩短的发射寿命$\geq5.6\times$，仅限于我们的时间分辨率。的复合动力学的光谱依赖性的分析表明，$19\pm4$的最大寿命缩短。从直接测量的增强和抑制，我们表明，在这样的结构中的量子点的单模耦合效率至少是$β=92%$，估计是一样大的$\sim97%$。
2005-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phosphorene Junctions as a Platform for Spin-Selective Quantum Dots in Next-Generation Devices
该研究数值探究空位对磷烯基结量子点自旋电子性质的影响，发现含单空位磷烯纳米带存在带隙内拓扑准平带，可通过结构调控和电场调节量子点性质，且其在铁磁场下的自旋选择性为新型自旋电子器件应用提供了可能。
2024-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Highly pure single photon emission from spectrally uniform surface-curvature directed mesa top single quantum dot ordered array
实现有序且光谱均匀的单光子源阵列与光操纵元件在可扩展结构中的片上集成是构建单片量子光路（QOC）的核心。我们在这里展示了一个空间有序的5 × 8阵列的表面曲率驱动的台面GaAs（001）/InGaAs/GaAs单量子点（MTSQDs），表现出高纯度（~99%）的单光子发射，从测量的g（2）（0）在9.4K < 0.02推断。偏振无关和偏振分辨的高分辨光致发光（PL）测量结果表明，这些有序且光谱均匀的量子点具有中性激子发射，其本征线宽约为10 ueV，精细结构分裂< 10 ueV，这是量子点在QOC中使用的重要品质因数。研究结果指出，这种基于MTSQD的单光子源阵列作为一个有前途的平台，用于与光操纵单元（连接的谐振腔，波导，分束器等）的片上可扩展集成的高潜力。从而能够构建QOC。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Plasmonically enhanced spectrally selective narrowband MWIR and LWIR light detection based on hybrid nanopatterned graphene and phase changing vanadium oxide heterostructure operating close to room temperature
我们提出了一个超灵敏中红外（中红外）光电探测器的模型，该光电探测器工作在中波长红外（MWIR）和长波红外（LWIR）域，由纳米图案化石墨烯（NPG）和二氧化钒制成的混合异质结构组成（VO $_2$），其表现出$R\sim 10^4$ V/W的大响应度，超过$D^*\sim 10^{10}$ J的探测率，以及通过利用薄VO $_2$膜的相变，在接近室温的噪声等效功率$\mathrm{NEP}\sim 100$ fW/ $\sqrt{\rm Hz}$方面的灵敏度。我们提出的光电探测器可以达到近100%的吸收单层石墨烯由于局部表面等离子体（LSP）周围的图案化的圆孔。纳米图案的几何形状和静电栅极电势可用于在3和12 $μ$ m之间调节中IR区域中的吸收峰。在通过NPG片的光子吸收和由此产生的VO $_2$从绝缘相到金属相的相变之后，所施加的偏置电压$V_b$触发通过VO $_2$片的电流，该电流可以在约1 ms内被电子地检测到，比当前VO $_2$测辐射热计的检测时间短。我们设想的中红外光电探测器达到低温冷却碲镉汞光电探测器的探测率和灵敏度大于VO $_2$微测辐射热计，同时接近室温工作。
2021-03-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Selective tuning of spin-orbital Kondo contributions in parallel-coupled quantum dots
我们使用共隧穿光谱研究自旋，轨道，和自旋轨道近藤输运在一个强约束系统的InAs双量子点（QD）平行耦合到源极和漏极。在单电子输运体系中，高对称性的自旋轨道近藤效应在轨道简并和无外磁场时表现出来。然后，我们继续表明，个人近藤贡献可以被隔离和单独研究，无论是通过轨道失谐的情况下，自旋近藤运输，或自旋分裂的情况下，轨道近藤运输。通过改变点间隧道耦合，我们表明，提升的自旋简并是确认存在的轨道简并的关键，并检测到一个小的轨道杂化间隙。最后，在双电子体系中，我们证明了自旋三重态基态的存在导致了零磁场下的自旋近藤输运。
2020-03-17 cond-mat.mes-hall
Thin InSb layers with metallic gratings: a novel platform for spectrally-selective THz plasmonic sensing
我们提出了一种基于微米薄InSb层的光栅耦合等离子体结构的太赫兹光学特性的计算研究。我们发现两个强吸收共振，我们解释为常设表面等离子体模式，并调查其色散关系，对InSb厚度的依赖，和空间分布的电场。所观察到的表面等离子体模式很好地描述了一个简单的理论的空气/InSb/空气三层。光栅/InSb结构的等离子体激元响应对电介质环境和分析物（例如，乳糖）在InSb界面，这是有前途的太赫兹等离子体传感器的应用。我们确定的传感器灵敏度为7200 nm每折射率单位（或0.06太赫兹每折射率单位）。下表面等离子体激元模式也表现出分裂时，在1.37太赫兹的乳糖的振动模式的共振调谐。我们建议，表面等离子体激元和振动模式之间的这种相互作用可以用作一种新的传感模式，允许检测太赫兹振动指纹的分析物的基础。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Deterministically Charged Quantum Dots in Photonic Crystal Nanoresonators for Efficient Spin-Photon Interfaces
我们展示了一种新的方法，用于确定性充电的InAs量子点嵌入在光子晶体纳米谐振器使用一个独特的垂直p-n-i-n结内的光子晶体膜。充电证实了塞曼分裂的观察磁场施加在Voigt配置。光谱分辨光致发光测量的补充偏振分辨的研究，显示精确的结构的塞曼四重态。在纳米谐振器中集成量子点大大提高了远场收集效率，并为利用增强的自旋光子相互作用在可扩展的固态平台中制造高效量子节点铺平了道路。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall
Second-order correlation function from asymmetric to symmetric transitions due to spectrally indistinguishable biexciton cascade emission
利用二阶关联函数测量方法，在连续波激发下，观测到单量子点中零时延双激子级联发光的光子聚束统计。结果表明，当双激子结合能从0.59 meV变化到接近零时，聚束现象与双激子结合能无关。当激子光子与双激子光子在光谱上不可区分时，光子聚束发生，并且它们中的任何一个都可以触发Hanbury-Brown和Twiss装置中的启动。然而，如果激子的能量是光谱区分从双激子的光子统计变得不对称和交叉聚束线形获得。基于三能级速率方程分析模型的理论计算与二阶关联函数测量结果一致。
2015-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Quantum entanglement and information processing via excitons in optically-driven quantum dots
我们展示了如何光驱动耦合量子点可以用来制备最大纠缠贝尔和格林伯格-霍恩-蔡林格态。操纵产生这些高度纠缠态所需的选择性光脉冲的强度和持续时间为我们提供了处理基于固态的量子信息的关键要素。理论预测表明，在激子态的退相干发生之前，可以进行几百次单量子比特旋转和受控非门。
2000-03-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Purification of single photons by temporal heralding of quantum dot sources
具有高单光子纯度的高效、高速率光子源是量子技术的重要组成部分。基于诸如量子点的固态发射器的单光子源对于集成光子电路是非常有利的，但是它们可能遭受高的双光子发射概率，这在非低温环境的情况下不能被光谱过滤。在这里，我们提出了两个时间净化的方法，使用一个双光子发射过程，以产生高纯度和高效率的单光子发射，绕过固有的问题，光谱重叠的双光子发射。我们实验证明了它们在单光子量子点发射上的可行性，表现出超过99.5%的单光子纯度，而没有显著的单光子效率损失。这些方法可以应用于任何光谱宽带光子对的不确定性源。
2018-12-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Optical and electronic properties of symmetric InAs/InGaAlAs/InP quantum dots formed by a ripening process in molecular beam epitaxy: a promising system for broad-range single-photon telecom emitters
本研究通过实验和理论，展示了分子束外延熟化法生长的对称InAs/InGaAlAs/InP量子点具有宽谱发射和长寿命，是宽范围单光子电信发射器的理想系统。
2020-11-18 cond-mat.mes-hall
Spin-selective electron transfer in quantum dot array
我们提出了一种硅量子点阵列中的自旋选择性相干电子转移。振荡磁场和时间控制的栅极电压被用来根据自旋状态将电子波函数分离成不同的量子点。我们介绍了非绝热和绝热协议，提供快速的电子转移和控制场脉冲区域的误差的鲁棒性，分别。我们还研究了一个捷径到绝热协议，这两个协议的妥协。我们表明，该方案可以直接扩展到多电子系统，并用于非本地操纵的电子。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-optical control of the spontaneous emission of quantum dots using coupled-cavity quantum electrodynamics
利用耦合光子晶体腔实现了量子点自发发射的远程全光控制。通过光谱调谐与靶腔共振的法布里-珀罗腔，靶腔中的发射体所经历的状态的品质因数和局部密度被修改，导致SE率的变化。从耦合腔量子电动力学系统的理论分析可知，当两个腔共振时，由于发射极处真空场的减小，SE速率的变化可以大于品质因数的变化。两个腔的弱耦合和强耦合制度已被实验观察到，SE衰减率已被修改了三个以上的因素与远程光学控制。
2012-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Frequency-selective single photon detection using a double quantum dot
采用双量子点作为频率可调谐的片上微波探测器，研究了近场量子点接触中电子散粒噪声的辐射特性。该装置是通过监测由于光子吸收的量子点之间的电子的非弹性隧穿来实现的。被吸收的辐射的频率由点之间的能量分离来设置，这很容易用栅极电压来调节。利用时间分辨电荷探测技术，我们可以直接将探测到的隧穿电子与单个光子的吸收联系起来。
2007-05-22 cond-mat.mes-hall
Controlling the charge environment of single quantum dots in a photonic-crystal cavity
我们证明了半导体量子点（QD）周围电荷的存在强烈影响其光学性质，并产生非共振耦合到微腔的模式。我们首先表明，除了（多）激子线，量子点产生一个光谱宽的发射，有效地耦合到腔模式。其时间动力学过程表明，它与量子点激子与相邻润湿层中载流子的库仑相互作用有关。这种机制可以通过施加电场来抑制，使得QD更接近于理想的二能级系统。
2009-07-20 cond-mat.mes-hall
Cavity-mediated coherent coupling between distant quantum dots
用于量子信息技术的可扩展架构需要选择性地耦合长距离量子比特，同时抑制环境噪声和串扰。在半导体材料中，量子点上的单个自旋与容纳费米模式的腔体的相干耦合为这一技术挑战提供了新的解决方案。在这里，我们展示了两个空间分离的量子点之间的相干耦合使用电子腔设计，利用在二维电子气的回音壁模式。腔介导的长距离耦合有效地最小化了点之间的不期望的直接串扰，并且定义了用于基于全电子闪烁器的量子信息处理的可扩展架构。
2017-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlled coupling of selected single quantum dots with high-Q microdisk microcavities
我们已经制作并研究了含有单个，选择性自组装量子点的微圆盘的光致发光。使用两次电子束光刻曝光和两步选择性湿法蚀刻工艺，将点定位在具有亚微米精度的微盘边缘。量子点的选择和定位使得点发射与微盘耳语模式的最佳耦合成为可能。
2003-05-05 cond-mat.mes-hall
Engineering of selective carrier injection in patterned arrays of single-quantum-dot entangled photon light-emitting diodes
开发量子技术的可扩展性和铸造兼容性（例如在传统的基于硅的集成计算机处理器中）是当前研究面临的特殊挑战。在这里，我们介绍了一种量子光子技术，有可能实现大规模制造的电驱动源的偏振纠缠光子，具有潜在的编码量子信息的基于光子晶体的，现场控制的，可扩展的阵列。源的设计是基于沿着晶体学方向（111）B在微米尺寸的金字塔形凹槽中生长的量子点，理论上确保量子点的高度对称性-实际明亮纠缠光子发射的条件。在这些非平面结构中的选择性电注入方案允许获得高密度的发光二极管，其中一些产生纠缠光子对也违反贝尔不等式。与半导体制造技术的兼容性、良好的再现性和位置控制使得这些器件成为用于量子信息处理的集成光子电路的有吸引力的候选者。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Field Tuning the G-Factor in InAs Nanowire Double Quantum Dots
研究了磁场和电场对双电子InAs纳米线双量子点中自旋g因子的影响。自旋敏感的测量是通过监测在泡利封锁制度的泄漏电流。单自旋的旋转使用电偶极自旋共振驱动。从自旋共振条件中提取g因子作为磁场方向的函数，从而可以确定完整的g张量。电场和磁场调谐可用于最大化g因子差异，并且在某些情况下完全抑制EDSR响应，从而允许选择性单自旋控制。
2012-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit Quantum Electrodynamics Architecture for Gate-Defined Quantum Dots in Silicon
我们展示了一种混合器件结构，其中使用片上超导微波腔读出在Si/SiGe异质结构中形成的双量子点（DQD）中的电荷态。品质因数Q = 5,400是通过选择性地蚀刻掉量子阱的区域并通过栅极偏置线的低通滤波来减少光子损失而实现的。零差法测量了DQD的电荷稳定性图和电荷-腔耦合率gc/2 pi = 23 MHz。这些测量结果表明，在Si DQD中捕获的电子可以有效地耦合到微波光子，潜在地实现硅中的相干电子-光子相互作用。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interplay of exchange and superexchange in triple quantum dots
最近的半导体量子点实验已经证明了利用大的量子点来介导超交换相互作用并在远距离自旋之间产生纠缠的能力。这为在更大的量子点网络中选择性地耦合远程自旋对开辟了一种可能的机制。利用这个机会需要更深入地了解如何控制这些系统中的超级交换交互。在这里，我们考虑一个三点系统安排在线性和三角形几何。我们使用组态相互作用计算调查的超交换和最近邻交换相互作用的位置，失谐，和电子数的调解点是不同的。我们发现，超交换过程强烈增强和增加的范围内的净自旋-自旋交换的点接近线性配置。此外，我们表明，交换相互作用的强度敏感地依赖于在介体中的电子数。我们的研究结果可以作为一个指导，以协助进一步的实验努力，扩大到更大的，二维量子点阵列。
2020-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Self-Assembled InAs Quantum Dots on Patterned InP Substrates
在（001）InP上生长的自组装InAs量子点的尺寸分布是通过选择性区域/化学束外延来控制的。随着图案化区域的尺寸从1000 nm减小到50 nm或更小，扫描电子显微镜显示量子点之间的空间相关性逐渐增加，这导致尺寸低于200 nm的有序阵列的形成。
2000-12-22 cond-mat.mes-hall
Integrating quantum-dots and dielectric Mie resonators: a hierarchical metamaterial inheriting the best of both
纳米级介质谐振器和量子限制半导体分别实现了对光吸收和激发电荷的前所未有的控制。在这项工作中，我们将发光硅纳米晶体（Si-NC）嵌入到SiO2纳米柱的2D阵列中，并通过实验证明了一个强大的概念：所得的超材料保留了Si-NC的辐射特性，并继承了纳米柱的光谱选择性吸收特性。这种分层方法提供了在不利用任何有损等离子体成分的情况下获得的增加的光致发光（PL）强度。我们进行了严格的计算和预测，独立的超材料，使可调谐吸收峰高达50%的可见光谱中，对应的纳米圆柱米氏共振和阵列中的光栅条件。我们实验检测消光光谱峰的超材料，这驱动增强的吸收的硅纳米碳。因此，超材料特征增加了PL强度，而不影响PL寿命、角度图案和提取效率。值得注意的是，与没有纳米柱的等效平面膜相比，我们性能最好的超材料显示出用较少量的Si-NC实现的+30%PL强度，导致每个Si-NC的平均PL增强3倍。该原理具有普遍性，可以用其他半导体量子点、稀土离子或有机分子代替。类似地，可以有目的地调整介电介质。这种吸收的光谱选择性为有效的光下转换方案铺平了道路，以提高太阳能电池的效率。我们设想使用这种分层设计的其他有效的光伏，光催化和人工光合装置与光谱选择性吸收和提高效率。
2017-03-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hamiltonian engineering with time-ordered evolution for unitary control of electron spins in semiconductor quantum dots
提出一种用于横向量子点电子自旋可扩展量子计算机的酉控制脉冲设计方法，通过同步控制自旋相互作用推导出通用1-和2-量子比特逻辑门的哈密顿量参数脉冲形式，并推广至多量子比特及受限控制场景。
2024-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broadband Purcell enhanced emission dynamics of quantum dots in linear photonic crystal waveguides
研究了GaAs光子晶体波导中自组装InGaAs量子点的自发发射动力学。对于一个合奏的点耦合到波导中的导模，我们报告空间，光谱和时间分辨的光致发光测量，检测垂直于平面的光子晶体。对于与波导模式共振发射的量子点，与晶片的未处理区域中的点相比，观察到光致发光强度的~ 21倍增强。这种增强可以追溯到Purcell增强的量子点发射到波导的漏模和导模中，具有高达~4x的中等Purcell因子。发射到导模被示出为在几微米内被有效地散射出波导，有助于面外发射，并且允许使用光子晶体波导作为用于表面发射二极管或单光子源的宽带、效率增强结构。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Resonance fluorescence from an atomic-quantum-memory compatible single photon source based on GaAs droplet quantum dots
与量子存储器兼容的单光子源是量子网络的重要组成部分。在这篇文章中，我们显示了通过液滴外延生长的隔离GaAs/Al $_{0.25}$ Ga $_{0.75}$ As量子点的光学研究，其发射与Rb-87-D $_2$线（780 nm）共振的单光子。在连续波共振激发条件下，我们观察到明亮，干净，窄带共振荧光发射从这样的液滴量子点。此外，二阶相关测量清楚地表明，单光子发射从这个共振驱动的过渡。类似量子点的光谱分辨共振荧光产生窄至660 MHz（$ 2.7~μeV $）的线宽，其对应于0.482 ns的相干时间。所观察到的线宽是迄今为止报道的最小的应变自由GaAs量子点通过液滴法生长。我们相信，这种单光子源可以在光量子网络中的应用的主要候选人。
2018-06-27 cond-mat.mes-hall
Optical orientation and alignment of excitons in direct and indirect band gap (In,Al)As/AlAs quantum dots with type-I band alignment
研究了具有I型能带排列的（In，Al）As/AlAs量子点系综中激子的自旋结构和自旋动力学，其中包括直接带隙点和间接带隙点.时间分辨和光谱选择性技术用于区分直接和间接量子点。利用光学准直和光学取向技术研究了在法拉第或Voigt几何中施加的磁场中激子的精细结构。研究发现，在含有$Γ$-谷电子的直接量子点和含有$X$-谷电子的间接量子点中，激子的发射极化有很大的不同，直接量子点中激子的自旋动力学受各向异性交换分裂的控制，而间接量子点中激子的自旋动力学受核场涨落的超精细相互作用的控制.各向异性交换分裂的直接量子点激子的确定和模型计算进行比较。
2019-04-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave spectroscopy of few-carrier states in bilayer graphene quantum dots
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
利用cQED技术研究双层石墨烯量子点中少载流子态的微波光谱学，揭示自旋和谷态特性，展示其在量子比特操控中的应用潜力。
2025-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonant tunneling in graphene pseudomagnetic quantum dots
通过无偏原子力学模拟得到了三轴应变石墨烯量子点的真实弛豫构型。研究了基于这种量子点的y结的局域电子结构和量子输运特性，揭示了由应变引起的准均匀赝磁场将输运限制为朗道能级和边缘态辅助的共振隧穿.谷简并被打破的存在下的一个外部的字段，允许选择性过滤的谷和手征的状态，协助共振隧穿。可以探索不对称的应变条件来选择y形结的出口通道。
2013-06-19 cond-mat.mes-hall
Coulomb and Spin blockade of two few-electrons quantum dots in series in the co-tunneling regime
我们提出了库仑阻塞测量的两个少电子量子点的串联配置，使两个点之一的电化学电位与自旋选择性铅对齐。通过系统的电荷转移需要通过与引线共振的$not$的第二个点的共隧穿。所观察到的振幅调制的电流被发现，以反映自旋阻塞事件发生通过两个点。我们还证实，发生在非共振点的电荷重新分配事件间接检测通过在对齐的点的电化学电位的变化。
2004-07-02 cond-mat.mes-hall
Moving a perturbation across quantum dots: tuning of Fano resonances
我们提出了一种在无磁场的情况下调控开放量子点中Fano共振的方法。量子点可以通过改变限定量子点本身的栅极电压来修改。一个额外的自由度，可以引入一个可控的排斥扰动，如一个引起的扫描原子力显微镜尖端上的一个真正的样品。我们用数值方法研究了量子点中的局域态和引线中的连续态之间的耦合。这种位置可控微扰的优点是对量子点态的选择性操纵。我们表明，这可能是一个可行的替代量子点在Aharonov-Bohm干涉仪作为法诺共振调谐设备。
2003-03-19 cond-mat.mes-hall
Carrier Dynamics in Submonolayer InGaAs/GaAs Quantum Dots
利用显微光致发光（MPL）、选择性激发光致发光（SEPL）和时间分辨光致发光（TRPL）研究了亚单层InGaAs/GaAs量子点（QDs）的载流子动力学。MPL和SEPL显示出局域态和离域态的共存，以及不同的局域声子模。TRPL结果表明，具有较高发射能量的量子点具有较短的复合寿命和较长的捕获时间。这表明最小的SML量子点是由完全垂直相关的2D InAs岛形成的，具有最高的In含量和最低的发射能量，而稍微偏离完全垂直相关性会产生较大的量子点，具有较低的In含量和较高的发射能量。
2006-02-08 cond-mat.mes-hall
Spin selective transport through Aharonov-Bohm and Aharonov-Casher triple quantum dot systems
我们计算了在两组不同的条件下通过三个量子点的系统的电导，这两组条件导致在施加磁场下的自旋过滤效应。在其中一个中，自旋被定位在一个量子点中，如Delgado等人[Phys. Rev. Lett. 101，226810（2008）]。在另一个，所有的点是等效的对称性和系统是受Rashba自旋轨道耦合。我们使用一个简单的有效哈密顿量的低能子空间解决这个问题，提高了以前的结果的准确性。结果表明，在已有的参数估计和足够高的磁场下，与近藤物理有关的关联效应所起的作用较小。这两个系统都导致了一个可调的磁场“自旋阀”。
2010-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Color-Tunable Mixed-Cation Perovskite Single Photon Emitters
用于高速率量子密钥分发的诸如波分复用（WDM）的量子光子学技术需要窄带的、光谱可调谐的单光子发射器。依赖于对外延量子点施加大的机械应变或对2D金属二硫属化物中的色心施加电场和磁场的物理方法提供有限的光谱可调谐性。在这里，我们采用化学方法来合成一系列胶体混合阳离子钙钛矿量子点（$\text{Cs}_{1-x}\text{FA}_{x}\text{PbBr}_3$），其在室温下显示出高度光稳定的，成分可调的单光子发射-在可见波长光谱范围内跨越超过30 nm。我们发现，剪裁的化学计量的有机甲脒（FA）阳离子在全无机铯铅溴化（$\text{CsPbBr}_3$）钙钛矿量子点的电子能带结构失谐，同时保持其优良的单光子发射特性。我们认为，这项工作中研究的混合阳离子钙钛矿量子点为实现颜色可调的单光子发射器提供了一个新的平台，可以很容易地集成在各种量子光子器件中。
2022-07-07 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.optics
Autonomous quantum absorption refrigerators
利用量子点共振隧穿的量子物理特性，提出了一种量子吸收制冷机。冷库和热库是费米子引线，通过量子点隧道耦合到中央费米子腔，并且我们提出了这样的配置，其中从（非常热的）中央腔吸收的热量被用作资源，以选择性地将热量从左侧的冷库传递到右侧的热库。在设备中的热传输是粒子-孔对称的，我们发现两个制度的冷却作为一个功能的能量的点-对称相对于费米能量的水库-我们将它们与热传递的电子以上的费米能级，和低于费米能级的空穴，分别。我们还讨论了通过微调点的能量以及它们的线宽来优化冷却效果，并表征运输是可逆的，从而实现卡诺性能系数的制度，提供零冷却功率。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
In-situ tuning of individual position-controlled nanowire quantum dots via laser-induced intermixing
我们展示了一种原位技术来调整半导体量子点的发射能量。该技术是基于激光诱导的原子混合应用到纳米线量子点生长使用一个网站选择性的过程，允许确定性的调整个别发射器。高达15毫电子伏的调谐范围内获得的精度受到激光曝光时间的限制。观察到一个明显的饱和的能量转移，这表明一个相互混合的机制依赖于生长的缺陷，随后从退火过程中的半导体材料。将不同发射器调谐成彼此共振的能力将是制造用于安全量子网络的基于远程量子点的不可区分光子源所必需的。
2018-04-08 cond-mat.mes-hall
A carrier relaxation bottleneck probed in single InGaAs quantum dots using integrated superconducting single photon detectors
利用集成的超导单光子探测器，我们探测了嵌入在GaAs脊形波导中的单个自组装InGaAs量子点中的超慢激子捕获和弛豫动力学。时间分辨的发光测量与芯片上和芯片外检测显示连续减少的载流子弛豫时间从1.22 $\pm$ 0.07 ns到0.10 $\pm$ 0.07 ns时，增加非共振注入的载流子的数量。通过比较片外时间分辨光谱与光谱集成的片上测量，我们确定所观察到的动态上升时间（$τ_r$）所产生的在低激发水平的弛豫瓶颈。从与单激子跃迁的时间动力学与片上发射信号的比较，我们得出结论，弛豫瓶颈是规避的存在下的载流子占据状态的散装材料和二维润湿层连续。观察到的上升时间的特征-2/3幂律的依赖性，这表明在量子点和二维润湿层连续体中捕获的载流子之间的Auger型散射，其绕过了声子弛豫瓶颈。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall
Spin-resolved quantum-dot resonance fluorescence
在寻求物理上可实现的量子信息科学（QIS）基元的过程中，自组装量子点（QD）充当光子（飞行）量子比特源和电子自旋陷阱的双重角色;原型静止量子比特。在这里，我们证明了第一次观察到的自旋选择性，近背景自由和变换限制的光子发射从共振驱动的量子点跃迁。共振荧光的标志，即当光学跃迁被共振驱动时散射光子光谱中的Mollow三重态，被呈现为从原始驱动场光谱隔离感兴趣的光子的自然方式。我们继续证明，两个自旋标记的光子状态的相对频率的调谐独立于所施加的磁场通过自旋选择动态斯塔克效应引起的非常相同的驱动激光。该演示使具有挑战性的QIS建议，如线性光学量子计算，自旋光子纠缠，偶极相互作用介导的量子逻辑门的预言单光子产生的实现。从光谱学的角度来看，自旋选择性动态斯塔克效应独立地调谐在基态和激发态中的QD自旋态分裂，从而实现先前不可访问的机制，用于介观自旋系统的受控探测。
2008-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selective coherent destruction of tunneling in a quantum-dot array
量子态的相干操纵是量子计算的主要任务之一。本文证明了在量子点阵列中相干控制粒子的电子位置是可能的。通过调节外部交流电场，我们可以选择性地抑制点之间的隧穿，将粒子捕获在阵列的确定区域中。在有效质量近似和Floquet理论下，用含时哈密顿量非微扰地处理这个问题。我们发现，准能谱表现出在一定的电场强度，导致隧道的选择性抑制交叉。
2004-03-17 cond-mat.mes-hall
Spectral signatures of high-symmetry quantum dots and effects of symmetry breaking
一系列基于光致发光光谱的方法被用来严格识别和研究所有的主要光谱特征（超过三十条发射线）的位置控制InGaAs/AlGaAs量子点（QD）沿[111]B生长在倒四面体金字塔。研究的量子点揭示了一个封闭的电子能级，一个重空穴类能级和一个轻空穴类能级的签名。通过偏振分辨光谱、激发功率依赖性、晶体温度依赖性和时间单光子相关测量研究了这些量子点中形成的各种重-轻-空穴混合激子复合物。所提出的方法，它只需要一个最小的理论输入，使严格的光谱识别的精细结构模式，包括弱和光谱重叠的发射线。此外，它允许所涉及的电子-空穴和空穴-空穴交换相互作用能从测量中推导出来。复杂的精细结构模式定性理解群论，并显示出非常敏感的精确对称的量子点。发现受空穴-空穴交换相互作用影响的发射模式对于识别具有高$C_{3v}$对称性的QD和探测对称性破缺特别有用。
2014-07-15 cond-mat.mes-hall
