Thermal transistor effect in quantum systems
我们研究了一个由三个相互作用的量子比特组成的量子系统，每个量子比特耦合到一个不同的热库。我们展示了如何设计它以构建类似于电子双极晶体管的量子器件。我们概述了量子位之间的相互作用如何对效应的出现起着至关重要的作用，还将其与控制系统的退相干和耗散机制的系统浴相互作用的特征联系起来。通过与以前的建议相比，这里考虑的模型扩展了晶体管效应出现的参数范围及其对耦合参数的小变化的鲁棒性。此外，我们的模型似乎更现实，并直接连接在量子自旋链和分子纳米磁体领域的可行设置的潜在实现方面。
2019-02-04 quant-ph
Quantum Thermal Field Effect Transistor
Indian Institute of Science Education and Research Berhampur（印度科学教育与研究学院布兰普尔分校）；Indian Institute of Technology Roorkee（印度技术学院鲁尔基分校）
本文提出并分析了由左量子比特、中量子三态和右量子比特子系统组成的量子热场效应晶体管，展示了其在热电流调控中的功能，为量子热设备和放大器提供基础构建块。
2026-04-09 physics.app-ph quant-ph
A polaron theory of quantum thermal transistor in nonequilibrium three-level systems
利用极化子变换的Redfield方程结合全计数统计，研究了非平衡三能级系统中的量子热晶体管效应。稳态热流通过这种统一的方法得到在一个广泛的区域系统浴耦合，并可以解析地减少到Redfield和非平衡非相互作用的blip近似结果的弱和强耦合限制，分别。一个巨大的热放大现象出现在强系统浴耦合限制，中间热浴介导的过渡被发现是至关重要的解开的潜在机制。此外，热放大也表现出适度的耦合强度，这可以在极化子框架内得到适当的解释。
2019-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum thermal transistor in superconducting circuits
基于电流的逻辑设备在现代社会中无处不在。然而，数字逻辑确实具有一些缺点，诸如相对高的功耗。因此，寻求替代手段来构建可以作为独立设备工作或与更传统的电子电路结合工作的逻辑电路是非常有意义的。一个前景广阔的方向是将热流用于逻辑元件。在本文中，我们讨论了最近的量子热晶体管的抽象建议，并提供了一个具体的设计这样的设备使用超导电路。使用电路量子电动力学Jaynes-Cummings模型，我们提出了一种三端器件，它允许从源极到漏极的热传递，这取决于耦合在栅极调制器的浴槽的温度，并表明它提供了类似于传统半导体晶体管的特性。
2020-05-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise performance & thermalization of single electron transistors using quantum fluids
本文报道了浸没在超流$^4$ He中的单电子晶体管（SET）的低温噪声测量。该设备作为一个电荷敏感的静电计能够检测到的波动带电缺陷在密切接近设置。特别是，我们测量电报开关的电流通过设备起源于一个强耦合的个人两级波动。通过将该装置嵌入超流氦浸没单元中，我们能够系统地控制SET周围的热化环境，并研究超流对SET噪声性能的影响。我们发现，超流$^4$ He的存在可以通过冷却周围的声子浴来强烈抑制缺陷的开关速率。
2021-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal Activation and Quantum Field Emission in a Sketch-Based Oxide Nano Transistor
我们报告的直接测量的势垒和纳米线段之间的电子耦合的草图为基础的氧化物纳米晶体管（SketchFET）设备。在室温附近，开关由跨越由纳米线栅极控制的势垒的热激活来控制。低于T=150 K，观察到量子场发射的交叉，这是敏感的结构相变中的SrTiO 3层。这种直接测量源极-漏极和栅极-漏极能量势垒的方法对于室温逻辑和存储元件以及低温量子器件的发展至关重要。
2010-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fluctuations and optimal control in a Floquet Quantum Thermal Transistor
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Universidad de Santiago de Chile（智利圣地亚哥大学）；Millennium Institute for Research in Optics（光学研究千年研究所）；IISER Berhampur（贝拉姆浦尔印度科学教育与研究所）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
本研究采用全计数统计方法，对三端弗洛凯量子热晶体管进行建模，通过分段随机基优化协议实现最优控制，发现精度与基极电流间存在权衡，成果或助力量子热调制装置研发。
2026-09-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Minimal resource to design spin-based quantum transistors
设计经典计算机的量子模拟器件是量子信息处理器的核心。从这个意义上说，对于量子器件，量子晶体管被认为与经典器件的经典晶体管一样必要。在本文中，我们设计了最小的自旋量子晶体管。事实上，以前的方案都是利用量子态来模拟量子晶体管门的性能（打开和关闭），而在本文中，我们证明了在一个三自旋量子系统中，这种任务可以通过一个可控的外部磁场来实现。因此，我们可以减少设计量子晶体管所需的物理自旋数量，因为我们的晶体管中的栅极由单自旋系统组成，而不是双自旋系统。为了分析我们的量子晶体管的性能，我们考虑了它对两种退散环境的鲁棒性。
2018-04-19 quant-ph
Shortening time scale to reduce thermal effects in quantum transistors
在这篇文章中，我们提出了一个量子晶体管模型的基础上耦合量子振荡器的网络注定在线性光学量子信息处理任务。为此，我们展示了一组$N$量子振荡器（数据总线）的分析方法可以用作光量子开关，其中的数据总线振荡器的能隙的作用，可调的“势垒”。这使我们能够“阻止或允许”量子信息从源流向漏。此外，我们还讨论了该器件如何用于实现高保真度的单量子位相移量子门，从而使其可以作为一种有用的工具。总之，在我们的设备的性能的研究过程中，当考虑到这与热库的相互作用，我们强调的重要作用，由一组振荡器构成的数据总线，在减少不必要的影响的热库。这是通过减少所需振荡器之间的信息交换时间（缩短时间尺度）来实现的。特别是，我们已经确定了一个非平凡的标准，其中可以获得理想的数据总线的大小，使其呈现出最佳的性能。我们相信，我们的研究可以完美地适应大量的热储模型。
2019-07-10 quant-ph
Atomic quantum transistor based on swapping operation
提出了一种基于两个原子系统之间通过控制门原子进行虚光子交换的原子量子晶体管。量子晶体管是在两个量子电动力学腔中实现的。我们在耦合三节点原子系统的量子动力学中发现了新的效应，它提供了量子晶体管操作中的控制SWAP（θ）过程。以量子比特的亮态和暗态为例，证明了原子链中量子输运的量子纠缠的新可能性。潜在的纳米光学设计的量子计算和多原子物理学的基本问题进行了讨论。
2011-08-31 quant-ph
Symmetry-protected adiabatic quantum transistors
绝热量子晶体管允许通过向在其基态中制备的量子多体系统施加大的场来执行量子逻辑门，而不需要局部控制。这种器件的基本操作可以被视为将自旋链从对称保护相驱动到平凡相，并且这种观点提供了一种推广绝热量子晶体管和设计几种改进的途径。量子逻辑门的性能只取决于一个受保护的相位的普遍对称性，而不是微调的父哈密顿量，并且可以通过组合几种不同类型的对称保护物质来实现一组通用的逻辑门。这种受保护的绝热量子晶体管被认为对一系列相关的噪声过程是鲁棒的。
2015-05-15 quant-ph
A single photoelectron transistor for quantum optical communications
单个光电子可以被捕获，并且其光电电荷可以由晶体管中的源极/漏极沟道检测。这种晶体管光电探测器可以用于标记量子中继器中光子的安全到达。电子陷阱可以被光电离，并重复重置，以获得连续的单个光子。这种单光电子晶体管（SPT）工作在λ = 1.3 μ m的远程通信波段，通过使用窗口栅双量子阱InGaAs/InAlAs/InP异质结构，被设计为提供近零的电子g因子证明。g因子工程允许将光子的极化转换为电子自旋极化的选择规则。光电荷的安全到达将触发传送算法的开始。
2002-09-02 quant-ph
A Quantum Optomechanical Transistor Based on a Cavity-Optomechanical System
理论上提出了一种基于腔光机械系统的全光控量子光机械晶体管的实现方案，其中腔光子与输入信号光子发生干涉，而泵浦场控制信号光的透射谱。理论分析表明，这种量子光机械晶体管可以通过打开或关闭泵浦激光来打开或关闭，这分别对应于信号激光的放大或衰减。结果进一步表明，随着泵浦功率的增加，输出信号增益突然增大。本文提出的方案将为全光逻辑电路和量子中继器等重要应用铺平道路。
2015-08-22 quant-ph
Quantum noise minimization in transistor amplifiers
线性晶体管放大器的噪声性能的一般量子限制被用来确定在参数空间中的量子限制的性能是可以实现的区域，并构造一个实际的过程，用于接近它的实验只使用直接测量的量的知识：增益，（微分）电导和输出噪声。讨论了谐振势垒晶体管的具体示例。
2006-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Readout scheme of the fullerene-based quantum computer by a single electron transistor
量子自旋态的读出对于任何基于自旋的量子计算实现都是一个挑战。在单电子晶体管（SET）技术的基础上，利用磁偶极-偶极耦合和自旋滤波器实现了掺杂$C_{60}$富勒烯中电子自旋态的读出.在存在外部磁场的情况下，我们展示了如何通过将自旋态中包含的信息转换为隧穿电流来进行自旋态检测。我们的计划对误差源的鲁棒性进行了讨论。
2004-08-04 quant-ph
Quantum Measurements Performed with a Single-Electron Transistor
低电容约瑟夫森结系统以及耦合的量子点，在单个电荷可以被控制的参数范围内，提供量子比特的物理实现，结合量子计算进行讨论。量子态的必要操作可以通过施加的栅极电压来控制。此外，还必须读取系统的状态。在这里，我们建议通过将单电子晶体管耦合到q位来测量量子态。只要不施加传输电压，晶体管对q位的量子动力学的影响就很微弱。我们分析了晶体管密度矩阵和q位在电压开启时的时间演化，对于现代纳米技术可以实现的电容和温度值，这个过程构成了一个量子测量过程。
1998-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Thermal Amplifiers with Engineered Dissipation
一个三端器件，能够控制流经它的热流，被称为量子热晶体管，每当它放大两个输出电流作为对作用在其第三端的外部源的响应时。在解决系统配置的不同工程选项的方向上已经提出了若干努力。在这里，我们坚持这样的方案，即这种设备被实现为与三个单独的热浴相互作用的三量子比特系统。然而，另一个有趣的方向是如何设计热库来放大电流放大。在这里，我们推导出一个量子动力学方程的系统的演化，研究不同的耗散热噪声的作用。我们比较放大增益在不同的配置和分析的作用，在一个系统中表现出热晶体管效应的相关性，通过借用量子信息理论的措施。
2022-08-26 quant-ph
Spin-based single-photon transistor, dynamic random access memory, diodes and routers in semiconductors
量子计算机和量子互联网的实现不仅需要量子门和量子存储器，还需要单光子水平的晶体管来控制编码在单光子上的信息流。单光子晶体管（SPT）是一种量子极限下的光学晶体管，它利用单个光子来打开或阻塞光子通道。与之前所有基于单光子非线性的SPT方案形成鲜明对比的是，本文提出了一种基于线性光学效应的高增益和高速（高达THz）SPT的新设计--由双面光学微腔中的单个自旋引起的巨圆双折射（GCB）。门光子通过投影测量设置自旋状态并控制光在光通道中的传播。这种自旋腔晶体管可以直接配置为二极管，路由器，DRAM单元，开关，调制器等，由于作为量子门和晶体管的二重性，自旋腔单元提供了一个理想的固态平台，为未来的互联网-全光互联网与量子互联网的混合。
2017-04-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dirac four-potential tunings-based quantum transistor utilizing the Lorentz force
我们提出了一个\textit{quantum}晶体管的数学模型，其中带隙工程对应于复四矢量形式的狄拉克势的调谐。该晶体管由$n$ -相对论自旋量子比特在\textit{classical}外部电磁场中移动组成。它表明，外部电磁场的方向的调谐产生扰动的潜在时间和空间，确定类型的量子逻辑门。该方案的理论基础是一维Dirac方程的Darboux变换的交织算子的提出，它融合了Pauli矩阵的\textit{vector-quantum gates duality}。通过设置附加在单比特量子门耦合上的$\{\textit{control, cyclic}\}$ -算符，可以实现量子比特和能量的同时转换：\textit{cyclic} -算符的选择同时交换量子比特和能量，而\textit{control} -算符则保证能量守恒。
2012-08-08 quant-ph
Quantum spin transistors in superconducting circuits
晶体管在经典计算机中起着至关重要的作用，它们的量子力学对应物在量子计算机中可能同样重要。在经典晶体管被操作为开关的情况下，其阻断或允许电流，量子晶体管应该对量子信息进行操作。就自旋模型而言，正在进行的量子信息是任意量子位状态（自旋-1/2状态）。在本文中，我们推导出一个具有海森堡相互作用的四量子比特模型，该模型作为量子自旋晶体管工作，即具有完全状态转移或完全封锁的系统取决于两个门量子比特的状态。当系统初始化的动态完成门操作，因此我们的协议需要最小的外部控制。我们提出了使用最先进的超导电路来具体实现该模型。最后，我们证明了我们的建议与高保真度下现实的退相干。
2018-04-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Bandwidth enhancement and optical performances of multiple quantum well transistor lasers
建立了一个详细的基于速率方程的多量子阱异质结双极晶体管激光器模型，研究了载流子输运对激光器光电特性的影响。在小信号状态下使用数值技术提取的模拟结果预测当使用多量子阱时器件光学带宽的显著增强。腔长和基区宽度也被修改，以优化器件的光电性能。在腔长200 μ m，阱宽70埃的5个量子阱的情况下，获得了\approx 60 GHz的光学带宽.
2012-05-23 physics.optics quant-ph
Adiabatic Quantum Transistors
我们描述了一个多体量子系统，它可以通过绝热地施加一个大的外加场到系统上来进行量子计算。在施加场之前，量子信息被定位在器件的一个边界上，并且在施加场之后，该信息已经传播到器件的另一侧，其中量子线路被施加到该信息。应用的电路依赖于材料的多体哈密顿量，计算发生在具有保序拓扑序的退化基空间中。这种绝热量子晶体管是通用绝热量子计算设备，其具有模块化的附加益处。在这里，我们描述了这个模型，为为什么它是一个有效的量子计算模型提供论据，并检查这些多体系统中存在的噪声环境。
2013-06-18 quant-ph
A "Single-Photon" Transistor in Circuit Quantum Electrodynamics
我们介绍了一个电路量子电动力学设置为“单光子”晶体管。在我们的方法中，光子通过两个相互作用的transmon量子位耦合在两个开放的传输线中传播。这种相互作用使得在两条传输线之间没有光子交换，但是一条线中的单个光子可以完全阻挡或使能另一条线中的光子的传播。在可行的实验参数下，可以获得高的开关比。我们的方法本质上是可扩展的，因为所有光子脉冲可以具有相同的脉冲形状和载波频率，使得一个晶体管的输出信号可以是连续晶体管的输入信号。
2013-07-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum dynamics of a resonator driven by a superconducting single-electron transistor: a solid-state analogue of the micromaser
我们调查的行为耦合到超导单电子晶体管调谐到约瑟夫森准粒子共振的量子谐振器，并表明，在许多方面的动力学是类似的发现在微脉塞。耦合到SSET可以通过连续或不连续的过渡驱动谐振器进入自持振荡的非经典状态。增加耦合进一步导致一系列的过渡和多稳态区域。
2007-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Graphene Quantum Dot with a Single Electron Transistor as Integrated Charge Sensor
我们已经开发了一种蚀刻工艺来制造量子点和附近的单电子晶体管作为单层石墨烯中的电荷检测器。检测器的高电荷灵敏度用于探测库仑金刚石以及点中的激发光谱，即使在通过量子点的电流太小而不能通过常规传输装置测量的情况下。基于石墨烯的量子点和集成的电荷传感器充当在无核自旋的量子世界中形成固态量子比特的基本构建块。
2010-08-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Voltage-controlled Hubbard spin transistor
晶体管是在经典和量子领域实现计算硬件的关键元件。在这里，我们提出了一个电压门控自旋晶体管使用巡回电子在哈伯德模型的单电子自旋的水平。超越了经典的自旋电子学，它能够控制遥远的自旋量子比特之间的量子信息流。晶体管有两种工作模式，打开和关闭，这是通过晶体管栅极中两种不同的电荷配置来实现的。在闭合模式下，源极和漏极之间的自旋信息被阻挡，而在开放模式下，我们有自由的自旋信息交换。模式之间的切换发生在操作时间的一小部分内，这允许在晶体管的相干时间内进行若干后续操作。该系统对几种缺陷表现出良好的弹性，并为量子点阵列的实际应用开辟了道路。
2021-12-02 cond-mat.str-el quant-ph
Proposal for a Datta-Das transistor in the quantum Hall regime
我们提出了一种共振自旋场效应晶体管，用于在具有Rashba自旋轨道相互作用的整数量子霍尔效应中的手性自旋分辨边缘态。它采用了一个周期性阵列的电压控制的顶栅，局部调制Rashba自旋轨道相互作用。当阵列的周期性与两个手征态的波矢差的倒数相匹配时，可以实现强的共振自旋场效应。单独接触边缘状态的公知技术使得有可能选择性地填充和读出边缘状态，从而允许全自旋读出。自旋场效应的共振性质和边缘态的绝热特性保证了相对于无序的高度鲁棒性。我们的设备代表了量子霍尔版本的全电Datta-Das自旋场效应晶体管。
2012-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conditional dispersive readout of a CMOS quantum dot via an integrated transistor circuit
量子计算机需要与经典电子学的接口，以实现有效的量子位控制、测量和快速数据处理。使用相同的技术制造量子位和经典控制层是有吸引力的，因为它将促进集成过程，提高反馈速度，并为布线和布局挑战提供潜在的解决方案。使用互补金属氧化物晶体管（CMOS）工艺将经典和量子器件单片集成，使处理器能够从制造大规模电路的最成熟工业技术中获益。在这里，我们展示了一个单电子电荷存储CMOS量子点与CMOS晶体管的集成，用于通过基于栅极的色散感测使用集总元件$LC$谐振器的读出控制。控制场效应晶体管（FET）和量子点采用全耗尽绝缘体上硅技术制作在同一芯片上。当控制场效应管使能量子点读出时，我们得到了$δq=165\, μe \mathrm{Hz}^{-1/2}$的电荷灵敏度。此外，当在毫开尔文温度下将单电子电荷存储在量子点上时，我们观察到一秒量级的单电子保留时间。这些结果表明，在CMOS技术中，基于门的色散量子比特读出的基于时间的多路复用迈出了第一步，为全硅量子经典处理器的开发开辟了道路。
2017-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
A single-photon switch and transistor enabled by a solid-state quantum memory
单光子开关和晶体管产生强的光子-光子相互作用，这对量子线路和网络至关重要。然而，为了用单个光子确定性地控制光信号，需要与量子存储器的强相互作用，这在固态平台中一直缺乏。我们实现了由固态量子存储器实现的单光子开关和晶体管。我们的设备由一个半导体自旋量子比特强耦合到纳米光子腔。自旋量子比特使单个门光子能够切换平均包含多达27.7个光子的信号场，切换时间为63 ps。我们的研究结果表明，半导体纳米光子器件可以产生强大的和可控的光子-光子相互作用，可以使高带宽的光子量子信息处理。
2018-05-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Towards transistor-based quantum computing
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学物理科学学院）；Yau Mathematical Sciences Center, Tsinghua University（清华大学丘成桐数学科学中心）
本文提出了一种基于量子晶体管的通用量子计算架构，通过量子构造的晶体管实现高保真度的Clifford门，利用对称保护的拓扑序抑制噪声，为实现通用量子计算提供了低开销的基础。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el cs.AR
Germanium quantum well Josephson field effect transistors and interferometers
由于超导-半导体混合结构在量子计算器件中的各种潜在应用，其吸引了越来越多的关注。它们可以用于实现拓扑超导系统，以及门可调谐超导量子比特。在这里，我们结合了SiGe/Ge/SiGe量子阱异质结构托管高迁移率的二维孔和铝超导导致实现原型混合器件，如约瑟夫逊场效应晶体管（JoFET）和超导量子干涉器件（SQUID）。我们观察到栅极控制的超电流传输与Ge通道长达1微米，估计诱导的超导能隙从隧道光谱测量超导点接触设备。透射电子显微镜揭示了锗扩散到铝接触，而没有铝被检测到在锗通道。
2018-10-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Quantum spin transistor with a Heisenberg spin chain
我们提出并分析了一个在海森堡$XXZ$自旋链中实现条件态转移的方案，该方案实现了量子自旋晶体管。在我们的方案中，在自旋链的中心门部分的控制自旋激发的存在或不存在导致在弱耦合输入和输出端口之间的目标自旋的任意状态的完美转移，或其在输入端口处的完全阻塞。我们还提出了一种可能的实现相应的自旋链与一维系综的冷原子与强接触的相互作用。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
