Thermoelectric transport in a correlated electron system on the surface of liquid helium
本文报道了在液氦表面形成的非简并关联电子系统中的热电输运的直接观测结果。我们发现，微波诱导的激发的电子之间的表面束缚态的垂直跃迁导致其横向流动，我们能够通过采用分段电极配置检测。我们表明，这种电子流的产生是由于塞贝克效应，因此我们的方法提供了一个新的工具来研究热电性的无序相关电子系统。我们的实验结果与基于动力学方程的理论计算符合得很好，并适当考虑了快速电子-电子碰撞。
2021-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Mobility of a spatially modulated electron liquid on the helium surface
我们提出了一个大规模的数值模拟的二维电子液体在氦表面的迁移率在一个一维周期性的潜在存在的结果。即使在电势比电子-电子相互作用弱得多的情况下，它也可以强烈地改变迁移率。这种效应取决于势周期和平均电子间距离之间的相互关系。当周期接近于将液体冷却到较低温度时形成的维格纳晶体的周期时，这一点最为明显。结果表明，特别是，在电子液体中的相关长度可以通过测量在弱周期势的迁移率。模拟的基础上的电子散射的激发在氦的微观模型。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall
Circular-Polarization-Dependent Study of Microwave-Induced Conductivity Oscillations in a Two-Dimensional Electron Gas on Liquid Helium
利用一个可以产生相反方向圆极化的装置，研究了在液氦表面形成的非简并二维（2D）电子系统中，光电导响应对回旋共振谐波的极化依赖性。与半导体二维电子系统的类似研究结果相反，对于液氦上的电子，观察到磁导率振荡的幅度对圆极化方向的强烈依赖性。这一观察结果与基于光子辅助散射的理论模型一致，因此，它解决了微波诱导电导率振荡起源争议中的一个关键问题。
2017-10-02 cond-mat.mes-hall
Annular confinement for electrons on liquid helium
本文讨论了液氦表面埋置管状电极引起的电子在液氦表面的环形约束。对于管上方的浅液层，所得电势在离开管轴的方向上具有最小值。只要垂直量子化的第一和第二子带的限制半径不同，由外磁场驱动的基态对称跃迁就可以用微波光谱学来分辨。对于与其半径相当的管的浸没深度，可以满足该条件。然后，出现在主吸收线的不连续性与周期对应的后续磁通量量子通过在基态限制半径内的区域。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall
Photon-assisted scattering and magnetoconductivity oscillations in a strongly correlated 2D electron system formed on the surface of liquid helium
从理论上研究了强内力对二维电子气中光子辅助散射和磁导率振荡位移机制的影响。该理论被应用到高度相关的系统的表面电子在液氦的条件下，微波频率是从子带间的谐振频率有很大的不同。一个强的依赖性的电子密度上的磁导率振荡的振幅。这种振荡引起的光子辅助散射的实验观察的可能性进行了讨论。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall
Resonant Photovoltaic Effect in Surface-State Electrons on Liquid Helium
我们在液氦表面的二维电子系统中观察到了由微波子带间共振吸收引起的超强光伏效应。这种效应出现在以前报道的微波诱导耗散电导消失的机制中[D。Konstantinov和K. Kono：Phys. Rev. Lett. 105（2010）226801）]，并且其特征在于电子在限制静电势中的非平衡空间分布。一个电子所获得的静电能比其他相关能量高出几个数量级。
2012-08-12 cond-mat.mes-hall
Novel Radiation-induced Magnetoresistance Oscillations in a Nondegenerate 2DES on Liquid Helium
本文报道了在束缚于液氦表面的非简并二维电子中，由子带间共振吸收引起的新型磁阻振荡的观测结果。的振荡是周期性的1/B和起源于散射介导的跃迁的激发电子到朗道状态的第一子带。振荡的结构受到朗道能级碰撞展宽和多电子效应的影响。
2009-11-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coupled phonon-ripplon modes in a single wire of electrons on the liquid-helium surface
本文研究了液氦表面准一维电子链的声子-涟波子耦合模。结果表明，电子-ripplon耦合导致分裂的集体模式的线与低频模式和高频光学模式的外观从阈值频率开始。估计了电子的有效质量加上低频模式的相关凹坑，并计算了阈值频率的值。所得到的结果可以用于实验尝试观察电子线的相变成准有序相。
1999-09-14 cond-mat.mes-hall
Stick-Slip Motion of the Wigner Solid on Liquid Helium
我们提出了时间分辨的时间输运测量的维格纳固体（WS）的液体氦表面限制在一个微米尺度的通道。静止时，WS被一团量子化的毛细波（ripplons）“装扮”。在驱动力的作用下，我们发现，重复的WS-ripplon去耦导致粘滑电流振荡，其频率可以通过调节温度，压电场，或电子密度来调谐。液态He上的WS是研究类极化子解耦动力学的一个很有前途的系统。
2016-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
A zero point energy explanation of a peak in liquid helium's dynamic structure factor
最近的高分辨率实验表明，在液氦的动态结构因子中，在Q = 1.9 Ang^{-1}处有一个强峰，该峰表现出对温度的奇异依赖性。简要回顾了理论情况，并评论说，最简单的可能解释是，在λ点，实际上开始有一个宏观数量的分子波数k = Q \approx 1.9 Ang^{-1}。考虑到氦分子的大小，在λ点处的分子间分离是正确的，几乎在每个分子周围形成一个由其他分子组成的三维盒子。根据不确定原理，被捕获的分子具有k \approx 1.9 Ang^{-1}。建议用液氦进行实验，以帮助澄清峰的性质。
1997-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Cyclotron-resonance-induced negative dc conductivity in a two-dimensional electron system on liquid helium
我们从理论上预言了由回旋共振（CR）引起的液氦表面二维电子系统零直流态的不稳定性。这一结论来自于直流磁导率的理论分析，该理论分析以精确的方式考虑了辐射的贡献。采用多电子模型描述了电子间强内力对二维库仑液体动力学结构因子的影响。对于低的电子密度和高振幅的微波场，直流磁导率被证明成为负的CR附近，这导致的不稳定。这种效应在高密度区受到库仑力的强烈抑制。
2015-01-20 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit couplings between distant electrons trapped individually on liquid helium
我们提出了一种方法来纠缠自旋的电子漂浮在液氦通过相干操纵他们的自旋轨道相互作用。这种结构由单个电子组成，它们被微电极单独限制在液氦上，作为谐振子沿着表面运动。已知电子的自旋可以耦合到其轨道（即，振动运动）。基于这种单电子自旋-轨道耦合，本文证明了电子自旋与另一电子轨道之间的Jaynes-Cummings（JC）型相互作用可以通过电子间的强库仑相互作用实现。因此，提出的JC相互作用可以用来实现强的轨道介导的自旋-自旋耦合，并实现所需的量子信息处理之间的远程电子单独捕获在液氦。
2012-11-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photo-Conductivity Response at Cyclotron-Resonance Harmonics in a Non-Degenerate 2D Electron Gas on Liquid Helium
我们首次观测到了在液氦自由表面上形成的非简并二维电子系统中回旋共振谐波的振荡光电导响应。直流电导率振荡检测电子占据地面子带。它们的周期由微波频率与回旋频率的比值决定。在一个强相互作用的电子系统中的光响应的理论分析表明，观察可以解释由振荡校正的电子分布函数，出现了一个大的非弹性弛豫时间，因为光子辅助散射。
2015-11-07 cond-mat.mes-hall
Intersubband plasmons in quasi-one-dimensional electron systems on a liquid helium surface
本文研究了液氦表面多子带准一维电子气的集体激发谱。不同的子带间等离子体激元模式被确定通过计算12子带模型内的电子气的光谱权重函数。当等离子体激元能量接近两个子带之间的能量差时，在这个有限温度系统中，朗道阻尼导致等离子体激元在小波矢处产生能隙。
2003-09-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Cyclotron Resonance of Wigner Crystals on Liquid Helium
本文用新发展的理论研究了强磁场中液氦上关联二维电子的回旋共振。假设电子形成Wigner晶体，通过自洽确定的Wigner声子考虑电子关联效应，将电子-电子相互作用、电子-ripplon散射和电子-蒸气原子散射统一考虑.数值计算表明，在没有任何拟合参数的情况下，与实验吻合得很好。
2004-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ripplonic Lamb shift for electrons on liquid helium
我们研究了氦表面电子与表面振动量子场耦合后的能级移动。在量子电动力学中，耦合是已知的，并且已知会导致能级位移的紫外发散。我们发现，有不同性质的分歧条款，并使用贝特型的方法来表明，他们相互抵消，领先的顺序。这解决了长期存在的理论争议，并解释了现有的实验。结果使我们能够研究的温度依赖性的能级位移。预测结果与实验数据吻合较好。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall
Self-consistent one-dimensional electron system on liquid helium suspended over a nanoscale dielectric substrate
对于上面的超流氦膜悬浮在一个专门设计的电介质基板，$z=h(y)$，我们得到的横向，沿$z$，和横向，沿$y$，量子化强烈增强由于强相互耦合。在超流液氦（LH）自洽悬浮于不同介质基底上，通过纳米尺度调制，获得了非简并一维电子系统（1DES）自洽量子线（QW）.在最低的两个电子能级之间获得间隙$\gtrsim 10$ meV（$\gtrsim 1$ meV），这主要是由于横向（横向）量子化。我们的分析模型考虑了电子的横向量子化和横向量子化之间的相互作用，它利用了沿横向量子化的特征长度（能量）基本上小于（大于）沿横向量子化的特征长度（能量），这与绝热近似非常相似。
2018-06-13 cond-mat.mes-hall
Minimum sizes for the submersion of alkali clusters into liquid helium
碱金属原子不能稳定地嵌入液氦-4中，这是因为原子间吸引势不能克服s电子的短程泡利排斥和周围气泡的表面张力代价。类似地，小的碱金属复合物位于氦纳米滴的表面而不是内部。然而，随着金属团簇尺寸的增加，其对氦基质的范德华吸引力比排斥能增长得更快，并且在一定尺寸以上，它应该有利于团簇在液体中扩散。基于对相关能量项的评估，我们描述了气泡尺寸并估计了临界浸没尺寸。在氦-4中，后者的范围从Li_N和Na_N的N~20到Rb_N的N>100，在氦-3中，后者的范围从Li_N和Na_N的N~5到Cs_N的N~20。这些结果进行了讨论的背景下，纳米液滴拿起实验与碱金属原子
2009-11-17 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Qubits with electrons on liquid helium
我们研究了电子在液氦表面的耗散效应，液氦可以作为量子计算机的量子比特。每个电子都位于一个三维势阱中，该势阱由氦中的像势和浸没在氦中的亚微米电极的势形成。我们估计了约束势的参数，并描述了电子能谱。激发态电子的衰减是由于两个ripplon散射和散射的声子在氦。我们确定耦合到声子的机制，并估计不同的散射机制的贡献。即使在没有磁场的情况下，我们也期望衰变率为$\alt 10^4$ s $^{-1}$。我们还计算了主要由电子的ripplon散射引起的退相速率，在典型的工作温度下，该速率为$\alt 10^2$ s $^{-1}$。
2002-09-23 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Silicon charge pump operation limit above and below liquid helium temperature
本文研究硅 MOS 电子泵在最高 14 K 下的温度效应，发现液氦温度以下其不确定度受隧穿限制，表明 $^4$He 低温系统即可实现高精度量子电流标准。
2023-09-12 cond-mat.mes-hall
Photogalvanic current in electron gas over a liquid helium surface
我们研究了氦表面附近二维电子气中的稳态表面光电流。假设电子气由于图像吸引力和外部固定电场而被吸引到氦表面。交变电场具有垂直分量和面内分量。光电流效应起源于由交变电场的法向分量引起的垂直方向上的量子子带之间的电子的周期性跃迁，所述交变电场的法向分量伴随着由于电场面内分量引起的同步面内加速/减速。这种效应需要系统的纵向不对称性。这个问题被认为是考虑到摩擦所造成的电子-ripplon相互作用。光电流共振地依赖于场频率。共振发生在接近阱子带之间的距离的场频率处。共振是对称的或反对称的，这取决于偏振的种类（线性或圆形）。
2013-11-07 cond-mat.mes-hall
Nanomechanical vibrating wire resonator for phonon spectroscopy in Helium
我们演示了如何建立一个振动弦共振器的声子激发液氦。谐振器被设计为一个纳米级的机械柔性梁加工出的半导体/金属混合。图中显示了在4.2 K时液态^4He中声子激发导致的100 MHz附近机械共振的猝灭。第一次测量工作的纳米谐振器在稀释的^3He/^4He在30 mK。
1999-12-02 cond-mat.mes-hall
Unconventional field-effect transistor composed of electrons floating on liquid helium
我们报道了一种非传统的$macroscopic$场效应晶体管，它由浮在超流氦表面上的电子组成。利用该装置，实现了独特的传输机制，其中电子层的电荷密度可以以在其他材料系统中不可能的方式控制。特别地，我们能够操纵电子的集体行为以产生高度不均匀但精确控制的电荷密度，从而揭示负源极-漏极电流。这种行为可以通过考虑阻尼电荷振荡沿着传输线的传播来理解，该传输线由晶体管的源电极和漏电极上方和之间的二维电子的不均匀片形成。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall
Relaxation of the Excited Rydberg States of Surface Electrons on Liquid Helium
我们报告的第一个直接观察到的激发态人口的衰减被困在液氦表面的电子。弛豫动力学，这是由系统中的非弹性散射过程，探测的实时响应的电子脉冲微波激发。与理论计算的比较，使我们能够建立不同温度下的非弹性散射的主导机制。在最低温度135 mK时，测得的最长弛豫时间约为1 μ s，这是由自发的两个ripplon发射过程引起的非弹性散射决定的。此外，图像电荷响应后不久，应用微波辐射揭示了有趣的人口动态由于多子带结构的系统。
2020-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the Quantum Capacitance of Rydberg Transitions of Surface Electrons on Liquid Helium via Microwave Frequency Modulation
RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；Institute of Physics, Kazan Federal University（喀山联邦大学物理研究所）；B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）；McGill University（麦吉尔大学）；RIKEN Cluster for Pioneering Research（理化学所前沿研究集群）
通过微波频率调制探测液氦表面电子里德堡跃迁的量子电容，实现单电子跃迁的高灵敏度检测，为量子位读出提供新方法。
2025-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Density Functional Theory of doped superfluid liquid helium and nanodroplets
在过去的十年中，密度泛函理论（DFT）在其静态和动态的时间依赖的形式，已经成为一个强大的工具来描述掺杂液氦和液滴的结构和动力学。本文综述了自上一篇综述文章发表以来，在DFT框架下开展的有关这一领域的研究工作[M。Barranco等人，J.低温142，1（2006）]。此外，全面介绍了氦DFT的实际实现，这还没有在单独的文章中讨论或分散在现有的文献中。这是Taylor & Francis Group于2017年8月2日在Int. Rev. Phys. Chem. 36，621（2017）中发表的一篇文章的公认摘要，可在线获得：http://dx.doi.org/10.1080/0144235X.2017.1351672
2017-08-05 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph
Bistability and Hysteresis of Intersubband Absorption in Strongly Interacting Electrons on Liquid Helium
研究了束缚在液氦表面的电子的非线性子带间微波吸收。对于相对较低的辐射强度，由于两个最低子带之间的跃迁而引起的共振吸收已经伴随着电子过热。过热导致较高子带的大量存在。电子之间的库仑相互作用引起共振频率的偏移，其取决于激发态的布居，从而取决于电子温度$T_e$。后者由电子光电导实验确定。实验建立的频移和$T_e$之间的关系与理论是合理的一致。位移对辐射强度的依赖性将非线性引入到子带间吸收的速率中，从而导致谐振响应的双稳态和滞后。响应的滞后解释了频率调制机制中的行为，我们观察到液体$^3$ He上的电子，并且以前观察到液体$^4$ He上的电子。
2012-01-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Coupling between Rydberg states and Landau levels of electrons trapped on liquid helium
本文研究了液氦表面俘获电子的里德伯态与垂直磁场诱导的朗道能级之间的耦合。我们发现，这实现了一个原型量子系统等效于一个原子在一个腔，其中它们的耦合强度可以通过一个平行的磁场调谐。我们确定实验的原子跃迁能量的重整化耦合到腔，这可以被看作是一个模拟的兰姆位移。当耦合足够强时，基态和第一激发里德堡态之间的跃迁分裂成两个共振，对应于真空中的修饰态和腔中的一个光子。我们的结果是在定量协议的有效原子在腔模型中的所有参数是已知的高精度预测的能量移动。
2019-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Bistable Transport Properties of a Quasi-One-Dimensional Wigner Solid on Liquid Helium under Continuous Driving
研究了准一维维格纳固体在液氦衬底上运动时输运特性的低频涨落。波动发生在不同的传输模式之间，其中WS从氦表面上形成的波纹极化子（或“凹坑晶格”，DL）的去耦，或不发生在每个交流周期。我们表明，高斯分布的解耦阈值力引起这种双稳态，低频开关时发生的解耦的概率在每个交流周期是小的，但有限的。我们将退耦阈值力的分布归因于准一维电子晶格所允许的结构配置的范围，这影响了WS-DL耦合的强度。因此，交流传输模式之间的切换速率对电子固体的微观性质非常敏感。
2017-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Introduction to Nonlinear Phenomena in Superfluid Liquids and Bose-Einstein Condensates: Helium, Semiconductors and Graphene
我们回顾了当前对集体量子系统的非平衡动力学的理解。我们描述了一种方法的基础上的哈密顿制定的超流流体动力学。结果表明，在恒定能量泵浦的存在下，密度和熵的涨落的非线性耦合强烈地影响系统的非平衡动力学。我们使用所获得的结果来分析的性质的非平衡超流体4He和激子极化玻色-爱因斯坦凝聚体，无论是在半导体量子阱和石墨烯层中的存在下，高磁场。
2011-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Spin dynamics in quantum dots on liquid helium
液态He-4没有磁性缺陷，使其成为具有长寿命自旋态的电子的理想衬底。这样的状态可以作为量子比特状态。在这里，我们考虑的自旋态的电子静电定位在量子点的氦表面。在这个系统中有效的门操作需要自旋轨道耦合。它可以由来自载流导线的非均匀磁场产生，可以打开和关闭，并允许获得大的电偶极矩和相邻点中自旋的相对快速耦合。最重要的是理解由于自旋-轨道耦合引起的自旋衰减。我们建立了这种衰变的主要机制，并表明这种衰变足够慢，可以实现高保真的单量子位和双量子位门操作
2022-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anomalously Strong Nonlinearity of Unswept Quartz Acoustic Cavities at Liquid Helium Temperatures
我们展示了各种非线性现象，在极低的功率在低温声学腔由石英材料制成，没有经历任何电扩散过程。观察到的非线性现象包括线形不连续性，功率响应不连续性，正交振荡和自诱导透明。这些现象归因于通过大量随机分布的重俘获离子的非线性耗散，所述重俘获离子通常通过电扩散去除。一个简单的平均场模型预测了大多数观察到的现象。与Duffing-like系统相比，该系统表现出与晶体非谐性无关的非线性机制。
2013-09-20 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Transport properties of a quasi-1D Wigner Solid on liquid helium confined in a microchannel with periodic potential
我们提出了在一个准一维系统的表面电子输运测量液氦被限制在一个101- $μ$ m长和5- $μ$ m宽的微通道，其中的静电势与周期性的$1$ - $μ$ m沿通道被引入。特别地，我们通过在很大范围内改变周期势的振幅，研究了周期势对准一维Wigner固体非线性输运的影响。在振幅为零和小振幅时，微通道中的准一维WS显示出预期的特征，如波纹子的Bragg-Cherenkov散射和重入熔化。随着电位幅值的增加，上述特征被强烈抑制。这种行为表明在电子系统中的长程位置顺序的损失，这是由于WS在通道中的横向限制的再入熔融行为的回忆。
2018-08-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Realisation of a quantum current standard at liquid helium temperature with sub-ppm reproducibility
在液氦温度下工作的硅电子泵已证明可重复工作，精度低于ppm。由三个实验室测量的泵电流约为168 pA，测量结果与预期电流ef一致，不确定度范围为0.2 ppm至1.3 ppm。所有的测量都是在零外加磁场中进行的，泵驱动信号是正弦波。简单的操作条件与高精度的结合表明，电子泵可以作为国家测量研究所的电流标准。我们还讨论了使用电子泵作为电流标准的其他实际方面，如测试其对控制参数变化的鲁棒性，以及使用快速调谐程序来定位最佳操作点。
2020-01-23 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Design of an experiment to study the motion of nano-liquid helium droplets
将量子力学和广义相对论合二为一是当今物理学的一项重要任务。这项任务的主要障碍是我们在实验中缺乏量子引力现象。在引力起作用的宏观系统中研究量子效应是获得量子引力现象的一个重要途径。本文研究了一个可能的宏观尺度系统：半径为100nm的液氦液滴在低温低压下的动力学行为。我们的想法是观察这个系统的干涉现象，发现它与量子系统的异同。我们给出了一个实际的实验设计来观察干涉，包括一个可能的方法来实现一个近似的正方形障碍。我们还从理论上说明了我们系统的量子或经典干涉图是什么样子的。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum optics of single electrons in quantum liquid and solid helium-4
单电子可以被认为是量子网络中最简单的量子节点。在电子之间，单光子可以作为量子信道来交换量子信息。尽管有这样一幅吸引人的画面，但在传统材料中，要使单个电子和光子在适合长距离通信的可见-红外波长下相互相干是极其困难的。在这里，我们从理论上证明了凝聚态氦-4中的自约束单电子结构可以成为单电子量子节点的一个迷人的候选者。氦中的每个电子形成半径为1至2 nm的气泡，并与中红外光子相干相互作用。参数放大的飞秒激光可以驱动电子进入基态和激发态之间的任何叠加态。缝隙波导腔中的电子可以与腔中的光子强耦合，并表现出真空拉比振荡。腔中的两个电子通过各自耦合到有耗腔自然地产生纠缠。氦中电子系统为理解非平衡量子动力学提供了独特的见解。
2019-06-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.optics
Strong coupling of the cyclotron motion of surface electrons on liquid helium to a microwave cavity
强耦合制度中观察到的回旋运动耦合到一个法布里-珀罗腔谐振器中的电磁模式的二维电子系统。耦合运动的本征频率的拉比分裂被观察到在腔反射谱和交流电流的电子，后者探测通过测量它们的辐射热光响应。尽管在多粒子系统中的拉比分裂的类似观测已被描述为量子力学效应，我们表明，所观察到的分裂可以完全解释的模型的基础上的经典电动力学。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
