Microcavity-mediated Coupling of Two Distant Semiconductor Qubits
在光子晶体微腔中观察到两个不同的InAs/GaAs量子点的长距离（1.4 μ m）相互作用。任何量子点的p态中的共振光激发导致量子点和腔模两者的s态发射的增加。腔介导的耦合可以通过改变激发强度来控制。这些结果代表了使用远程固态量子比特实现量子逻辑操作的实验步骤。
2009-08-09 cond-mat.mes-hall
Dephasing of Exchange-coupled Spins in Quantum Dots for Quantum Computing
半导体量子点中的自旋量子比特为量子信息处理带来了可扩展性和长相干时间的希望。一种重要的半导体量子比特系统是捕获两个电子或空穴的双量子点，其自旋态编码通过交换相互作用耦合的单重态-三重态量子比特或两个单自旋量子比特。本文报道了双量子点中两个交换耦合自旋的自旋退相研究进展。我们首先讨论了基于交换作用的门定义量子点或施主原子中的双量子比特门和量子比特编码方案。然后，我们报道了单重态-三重态量子比特和双量子比特门的自旋退相研究进展。进一步讨论了抑制自旋退相的方法。对自旋退相的理解可以为实现基于自旋的量子计算的高保真量子门提供见解。
2021-09-06 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
Controllable anisotropic exchange coupling between spin qubits in quantum dots
量子点自旋量子比特之间的交换耦合是各向同性的，这限制了可以形成的量子门的类型。在这里，我们提出了一种方法，用于控制自旋之间的各向异性相互作用安排在总线几何。对称性被外部磁场打破，导致XXZ型相互作用，可以有效地生成Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态或用于仅交换量子计算的通用门集。总线基态的分析提供了量子临界现象和通信能力之间的联系。
2011-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling distant resonant exchange qubits via circuit quantum electrodynamics
我们研究了一个由空间分离的共振交换量子比特组成的混合量子系统，定义在三电子半导体三重量子点中，通过超导传输线谐振器耦合。借鉴电路量子电动力学和Hartmann-Hahn双共振技术的方法，我们分析了在色散和共振相互作用机制中实现共振介导的双量子比特纠缠门的三种具体方法。我们计算了纠缠门的量子数以及通过声子的弛豫率，在硅三重点中的共振交换量子位，并表明这样的实现是特别适合于实现强耦合制度。我们的方法结合了硅中编码自旋量子比特的良好相干特性和电路QED系统提供的快速而强大的长程纠缠。
2016-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal for a cavity-induced measurement of the exchange coupling in quantum dots
本文提出一种表征相邻量子点中电子间交换耦合的方案，通过理论研究耦合到含两个电子的三量子点的微波谐振器传输特性，表明其传输谱可直接揭示交换耦合强度，且磁梯度下仍可识别，能谷分裂会进一步修改传输谷。
2024-11-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-demand single-electron transfer between distant quantum dots
未来的单电子电路由量子点网络组成，将需要一种机制将电子从一个功能部分传输到另一个功能部分。例如，在量子计算机[1]中，可以通过将量子比特操作与测量分离以及通过提供一些将电子从一个传输到另一个的方法来降低退相干和电路复杂性。[2]相邻点之间的隧穿已经被证明[3，4]具有很好的控制，并且单点和双点系统中的电子操纵正在迅速发展。[5-8]对于大于几百纳米的距离，自由传播和隧穿都是不可行的，同时保持单个电子的限制。在这里，我们展示了如何一个单一的电子可能被捕获在表面声波最小值和转移从一个量子点到第二个空点沿一个长的空通道。转移方向可以反转，并且相同的电子无误差地来回移动超过60次，累积距离为0.25 mm。这种芯片上转移将量子点之间的通信扩展到可以允许集成离散量子信息处理组件和设备的范围。
2011-07-20 cond-mat.mes-hall
Fast spin information transfer between distant quantum dots using individual electrons
在长距离上传输电子系综而不损失它们的自旋极化是自旋电子器件的重要基准。它通常需要使用铁磁接触或光激发在导电沟道中注入和探测自旋极化电子。与此同时，在单电子水平上对纳米电路的控制也做出了重要的努力。对囚禁在量子点中的单个电子自旋的检测和相干操纵现在已经很好地建立起来。结合最近对两个遥远量子点之间单个电子位移的控制，这些成就允许设想在单电子水平上实现自旋电子协议。在这里，我们证明了由一个或两个电子携带的自旋信息可以在两个相距4微米的量子点之间传输，经典保真度为65%。我们表明，它是目前有限的自旋翻转发生在转移过程中之前和之后的电子位移。能够在单个电子的自旋自由度中编码和控制信息，同时在纳秒时间尺度上在几微米的距离上传输，这为“量子自旋电子学”器件铺平了道路，在该器件中可以实现大规模基于自旋的量子信息处理。
2017-06-22 cond-mat.mes-hall
Theory of barrier vs tilt exchange gate operations in spin-based quantum computing
我们提出了一个理论来理解相邻量子点中电子自旋之间的交换相互作用，无论是通过改变两个量子点的失谐量，还是通过独立调谐量子点之间的隧穿势垒。哈伯德模型和一个更现实的约束势模型被用来研究如何倾斜和障碍控制影响有效的交换耦合，从而在失谐和对称制度的栅极保真度。我们表明，交换耦合是不太敏感的电荷噪声，通过隧道势垒控制（同时允许交换耦合操作的最佳点，交换相互作用具有零导数相对于失谐）。GaAs和Si量子点被认为是我们的实验数据显示定性协议的结果进行比较。我们的研究结果回答了一个悬而未决的问题，为什么障碍门是最好的倾斜门交换基门操作。
2018-03-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling two distant double quantum dots to a microwave resonator
随着电路量子电动力学（cQED）架构的最新进展，将纳米器件耦合到微波谐振器的混合系统得到了迅速发展。在这里，我们报告的实验演示两个石墨烯双量子点（DQD）耦合超过60 μm的距离，通过微波谐振器。我们联合测量两个DQD到谐振腔的耦合，这导致谐振腔反射振幅在两个DQD的简并点附近的非线性响应。这一现象可以用Tavis-Cummings（T-C）模型来解释。我们通过测量两个DQD中的DC电流之间的相关性来进一步表征这种非局部耦合。观察到这种相关性强烈依赖于谐振器中的平均光子数。我们的研究结果探索了电子输运中的T-C物理，也有助于研究非局域输运和远程电子纠缠的未来实现。
2014-09-17 cond-mat.mes-hall
Controlled phase gate in exchange coupled quantum dots affected by quasistatic charge noise
针对半导体量子比特中电荷噪声影响两比特门保真度的问题，研究了准静态失谐噪声对双量子点自旋比特受控相位门的作用，推导了弱噪声下相关解析表达式并验证了序列保真度指数衰减规律仍成立。
2023-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrically-protected resonant exchange qubits in triple quantum dots
提出了一种利用三重量子点中的三个自旋组成的量子比特进行量子计算的调制微波方法。这种方法包括单量子位和双量子位门，由于对高频电场具有窄带响应的操作点，这些门被保护免受低频电噪声的影响。此外，现有的双量子点进展，包括通过自旋到电荷转换的稳健制备和测量，可以立即应用于新的量子位。最后，高频耦合中隐含的电偶极子项使超导微波谐振器能够实现强耦合，从而产生更强大的双量子比特门。
2013-04-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exchange interaction in gate-defined quantum dots beyond the Hubbard model
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；IMEC（比利时imec研究院）；Department of Physics, University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校物理系）；School of Electrical Engineering and Telecommunication, UNSW Sydney（新南威尔士大学悉尼电气与电信工程学院）；Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所量子设备中心）；Lehrstuhl für Angewandte Festkörperphysik, Ruhr-Universität Bochum（鲁尔大学波鸿分校应用固体物理学讲座）
本研究通过实验和模拟揭示了量子点中交换相互作用的退调依赖性，并扩展Hubbard模型以更好地描述该现象。
2025-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-Valley Qubit Dynamics In Exchange Coupled Silicon Quantum Dots
谷态的存在是在硅量子点中实现量子信息技术的一个重大障碍，因为泄漏到交替的谷态中会将误差引入计算。我们用微扰分析方法研究了具有谷自由度的交换耦合量子点的动力学。我们发现，如果谷分裂是大的，电子没有被适当地初始化到谷本征态，那么系统的时间演化将导致自旋谷纠缠。如果谷分裂很小，电子没有初始化到相同的谷态，也会发生自旋谷纠缠。此外，我们还发现，对于小的谷分裂，自旋谷纠缠不影响两个量子比特系统的测量概率;然而，具有更多量子比特的系统将受到影响。这意味着在双量子比特系统中测量的双量子比特门的量子数可能会错过谷自由度的影响。我们的工作表明，即使在系统温度很低的情况下，谷的存在也可能对多量子比特的量子性产生不利影响。
2021-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust implementation of quantum gates despite always-on exchange coupling in silicon double quantum dots
在（1，1）电荷配置中的硅双量子点设置中的自旋量子位的可寻址性依赖于在电子的塞曼分裂之间具有大的差异。当差异不是足够大时，旋转波近似变得不准确。我们考虑在这种制度下工作的设备，始终在交换耦合，并描述如何CZ门和任意的一个量子比特门，这是强大的电荷噪声可以通过平滑地脉冲微波源，同时消除串扰来实现。我们发现，最显着的偏离旋转波近似，这是类似的布洛赫Siegert移位在一个两级系统，可以使用本地虚拟门补偿。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cancellation of Spin-Orbit Effects in Quantum Gates Based on the Exchange Coupling in Quantum Dots
我们研究了自旋-轨道相互作用对基于自旋交换耦合的量子门操作的影响，其中量子比特由量子点或类似纳米结构中的电子自旋表示。我们的主要结果是在交换和自旋轨道相互作用的脉冲形状相同的理想情况下，在产生量子异或门的序列中的自旋轨道效应的精确抵消。对于非理想的情况下，两个脉冲形状可以几乎相同，门误差被两个小参数，自旋轨道常数和两个脉冲形状的偏差强烈抑制。我们表明，偶极-偶极相互作用只会导致非常小的错误，在异或门。
2002-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically induced spin gates in coupled quantum dots using the electron-hole exchange interaction
我们提出了一种快速光诱导双量子位\textsc{c-phase}门，它位于一对耦合量子点中的两个自旋之间。在两个点上延伸的激发束缚态提供了有效的电子-电子交换相互作用。电子-空穴交换相互作用使门成为可能，它隔离了系统中的单个跃迁。当与适当的单量子比特旋转相结合时，这个门产生两个自旋的纠缠态。
2008-09-11 cond-mat.mes-hall
Spin-Dependent Transport Through a Colloidal Quantum Dot: The Role of Exchange Interactions
由于纳米制造的最新进展和量子点作为量子计算候选者的实现，通过半导体量子点的电荷和自旋输运的研究正在经历复兴。在这项工作中，我们结合原子的电子结构计算与量子主方程方法来研究电子和空穴通过强限制量子点耦合到两个引线的电压偏置的传输。我们发现两个最低准粒子能级之间的能量间距和交换相互作用的强度之间的竞争决定了两个最低准粒子能级的自旋态。具体地，低密度的电子状态导致自旋单线态是最低能量的两电子状态，而相反，高密度的状态和显著的交换相互作用导致自旋三线态是最低能量的两空穴状态。交换相互作用也是导致输运性质中的自旋阻塞的原因，根据我们的计算，对于强限制的胶体量子点，自旋阻塞可以持续到高达77K的温度。最后，我们将这些发现与使用电压偏置在量子点中制备和操纵单重态和三重态自旋量子比特态有关。
2021-02-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Error correction for gate operations in systems of exchange-coupled singlet-triplet qubits in double quantum dots
提出了一种校正交换耦合单重态-三重态半导体双量子点量子比特中串扰和噪声引起的误差的方案。虽然交换耦合允许耦合强度独立于量子位内交换耦合进行控制，但也存在泄漏问题，这必须得到解决。我们表明，如果一个大的磁场差异存在于两个量子比特之间，泄漏被抑制。然后，我们开发脉冲序列，纠正串扰和噪声引起的错误，并提出参数描述他们的24个克利福德门。我们确定的不忠作为一个函数的错误诱导项的未校正和校正门，并表明我们的校正脉冲序列减少了几个数量级的错误。
2018-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Inter-shell exchange interaction in CdTe/ZnTe quantum dots: magneto-photoluminescence of X, X2- and XX-
本文对自组装CdTe/ZnTe量子点中的交换作用进行了全面的光致发光研究。我们利用单量子点光致发光光谱中存在的多电荷态，同时分析了不同激子跃迁的精细结构，包括中性激子/双激子、双电荷负激子和负电荷双激子的复合.我们证明了精细结构的结果，从电子-空穴交换相互作用和自旋哈密顿量与有效的交换常数$δ_i$可以提供一个很好的描述每个过渡磁场法拉第和Voigt场几何。我们确定并讨论了一个大的统计量的量子点的有效交换常数的值。
2011-06-27 cond-mat.mes-hall
Exchange and the Coulomb blockade: Peak height statistics in quantum dots
研究了交换作用对混沌量子点中库仑阻塞峰高统计的影响。由于交换作用降低了多体谱中的能级排斥，它强烈地影响了有限温度下峰值电导的涨落。我们发现，包括交换大大提高了实验数据的描述。此外，它提供了在这样的系统中存在高自旋态（S>1）的进一步证据。
2003-03-31 cond-mat.mes-hall
Spin qubit gates via phonon buses in electron nanowires
Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱克特实验室）；Department of Physics and Astronomy, University College London（伦敦大学学院物理与天文系）；School of Basic Sciences, Indian Institute of Technology, Bhubaneswar（印度理工学院布巴内斯瓦尔基础科学系）；Department of Electronic and Electrical Engineering, University College London（伦敦大学学院电子电气工程系）；London Centre for Nanotechnology, University College London（伦敦大学学院纳米技术研究中心）；Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许物理学实验室）；CPHT, CNRS, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（巴黎综合理工学院高等应用物理中心，法国国家科学研究中心）
研究利用电子纳米线实现量子点间自旋-自旋耦合，实验参数下耦合强度超过30MHz，为可扩展量子计算架构提供新方法。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Carrier-Dopant Exchange Interactions in Mn-doped PbS Colloidal Quantum Dots
利用圆偏振磁光致发光研究了Mn掺杂PbS胶体量子点中载流子-掺杂剂交换作用。Mn替代掺杂导致低至5 K的顺磁行为。当未掺杂的量子点显示负圆极化时，Mn掺杂将其符号改变为正。在T=7 K和B=7特斯拉时，实现了40%的圆偏振值。结果被解释在塞曼分裂的带边状态中的载流子-掺杂剂交换相互作用的存在下，是定性不同的s，p-d交换相互作用在II-VI系统。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall
Untangling the valley structure of states for intravalley exchange anisotropy in lead chalcogenides quantum dots
提出一种广义程序，可从纳米结构原子级计算的量子受限态波函数中还原体相类谷局域波函数，应用于铅硫族量子点提取谷内交换哈密顿量，发现PbS的谷内交换矩阵元各向异性远强于PbSe。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall
Theory of anisotropic exchange in laterally coupled quantum dots
用解析和数值方法研究了自旋轨道耦合对横向耦合量子点中双电子能谱的影响。结果表明，在没有磁场的情况下，交换相互作用几乎不受自旋轨道耦合的影响，对于任何interdot耦合，基于自旋的量子计算的前景。在有限的磁场中出现各向异性交换。提出了一个数值精确的有效自旋哈密顿量，用于模拟有磁场存在时自旋轨道诱导的双电子自旋动力学。
2010-02-23 cond-mat.mes-hall
Negative exchange interactions in coupled few-electron quantum dots
实验表明，当一个双电子量子点交换耦合到一个包含大约一百个电子的较大的量子点时，在线性三点系统中会产生负交换相互作用。这种负交换的起源可以追溯到更大的量子点，其表现出类似于自旋三重态而不是类似于自旋单重态的基态。在这里，我们使用的微观模型的基础上的配置相互作用（CI）的方法，三重态和单重态的基态实现取决于电子的数量。在只有四个电子的情况下，一个完整的CI计算表明，三重态的基态发生足够大的点。这些结果适用于Si和GaAs中的对称和非对称量子点，表明负交换相互作用在少电子双量子点中是稳健的，并且不需要大量的电子。
2018-06-04 cond-mat.mes-hall
Exchange coupling in a linear chain of three quantum-dot spin qubits in silicon
自旋量子位之间的量子门可以利用彼此接触的两个电子之间的自然海森堡交换相互作用来实现。这种相互作用是可控的，只要它们占据相邻的量子点，就可以通过电学调整量子点系统中电子波函数之间的重叠来控制。另一种途径是探索超交换--由第三个空闲电子介导的远程自旋之间的耦合，它桥接了量子点之间的距离。我们实验证明直接交换耦合和第二邻居介导的超交换在硅中的三个单电子自旋量子比特的线性阵列，从电子自旋共振频谱推断的证据。我们确认理论上通过原子模型的设备的几何形状只允许相当大的直接交换耦合相邻的点，而下一个最近的邻居耦合不能干从消失的小尾巴的电子波函数的远程点，只有当调解是可能的。
2020-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Influence of confining potentials on the exchange coupling in double quantum dots
我们报告简单的表达式内计算的Heitler-London和Hund-Mulliken近似使用四种不同的限制势的双量子点的交换耦合。在大的点间距离和大的磁场下，交换耦合并不显著地依赖于电势的细节。相反，在低场和短距离的交换耦合的不同行为可以归因于特定的功能的潜力。我们的结果可能是有用的指导方针，在数值研究和模拟实验。
2010-04-14 cond-mat.mes-hall
Engineering Exchange Coupling in Double Elliptic Quantum Dots
利用模型约束势研究了在磁场作用下含有两个电子的不同纵横比的耦合椭圆量子点。采用数值精确对角化方法求解单粒子和双粒子薛定谔方程，得到交换能和化学势。随着垂直和平行于双点耦合方向的约束强度之比的增加，零磁场处的交换能增加，而单重态-三重态跃迁的磁场减小.通过研究电荷稳定性图，我们发现，随着点间失谐量的增加，交换能的绝对值超线性增加，然后饱和。这种现象是由于非对称量子点系统中单重态和三重态之间的电子密度差异造成的。
2006-10-11 cond-mat.mes-hall
Spin relaxation in quantum dots due to electron exchange with leads
我们计算了横向量子点系统中由于量子点和引线之间的电子交换引起的自旋弛豫速率。利用速率方程，我们发展了一个理论描述的实验观察到的电流的自旋封锁制度的双量子点。单个表达式拟合整个电流分布，并描述传导峰和抑制（“谷”）区的结构。由于自旋轨道和超精细自旋散射机制的自旋封锁测量的内在弛豫率的准确提取，这里计算的外在速率必须考虑。
2008-10-24 cond-mat.mes-hall
Device characterization of Si$/$SiGe double quantum dots using exchange oscillations in Earth's magnetic field
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq
该研究利用Si/SiGe的固有核自旋磁场梯度，开发了无外加磁场的量子点交换振荡表征工具，延长了量子比特相干时间，实现了剩余交换的高分辨率表征。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge-noise spectroscopy of Si/SiGe quantum dots via dynamically-decoupled exchange oscillations
硅量子点中的电子自旋是有前途的量子比特，因为它们的相干时间长，可扩展的制造和全电控制的潜力。然而，主体半导体中的电荷噪声是在这些器件中实现高保真单量子位和双量子位门的主要障碍。在这项工作中，我们使用多种方法的组合测量了Si/SiGe单重态-三重态量子比特在近12个十年频率上的电荷噪声谱，包括量子比特演化过程中动态解耦的交换振荡，最多可达512 π脉冲。电荷噪声在我们测量的整个频率范围内都是有色的，尽管谱指数随频率而变化。此外，从近端传感器量子点的电导测量推断的电荷噪声谱与从单重态-三重态量子比特的相干振荡推断的电荷噪声谱一致，这表明简单的输运测量可以准确地表征Si/SiGe量子点中宽频率范围内的电荷噪声。
2022-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exchange coupling in silicon quantum dots: Theoretical considerations for quantum computation
我们研究了硅双量子点中的交换耦合，由于它们的长自旋相干时间，它们被认为是自旋量子比特的合适候选者。我们详细讨论了两种替代方案，已提出在量子点实现自旋量子比特。一种方案使用单个点中的自旋态，并且点间交换耦合控制无偏点之间的相互作用。另一种方案采用偏置双点的单重态和三重态作为组成量子比特的两能级系统，交换控制能级的能量分裂。这两种配置中的交换机对系统参数的依赖不同。我们的工作依赖于Heitler-London近似和Hund-Mulliken分子轨道方法。我们得到的结果使我们能够调查系统的灵敏度背景电荷波动和确定的条件下，最佳的斑点，在其中的影响最小化的电荷噪声，可能存在于硅双量子点结构。
2010-02-12 cond-mat.mes-hall
Exchange-controlled single-electron-spin rotations in quantum dots
我们从理论上表明，任意相干旋转可以快速进行（门控时间~1 ns），并具有高保真度的自旋上的一个单一的限制电子仅使用控制交换，而不需要自旋轨道耦合或交流领域。我们期望在GaAs量子点中实现该方案将获得η~ 10^{-3}数量级的门错误率，在几种已知的纠错协议的范围内
2007-04-23 cond-mat.mes-hall
Extended orbital modeling of spin qubits in double quantum dots
重新讨论了双量子点中双电子自旋的轨道模型。我们开发了一个扩展的Hund Mulliken方法，包括激发轨道，允许一个三重态配置与两个电子居住在一个单一的点。该模型提高了标准Hund Mulliken近似的可靠性和适用性，同时保持了很大程度上的分析性，因此它使我们能够识别我们发现的交换耦合动力学背后的机制。特别是，我们的计算与最近在高点间偏置制度下测量的交换值非常一致，其中双占据三重态配置在能量上是可访问的，表明对偏置波动的敏感性降低，同时保持快速选通所需的大交换。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical study of electron-electron exchange interaction in CdTe/ZnTe quantum dots
利用光致发光技术对自组装CdTe/ZnTe量子点中的电子-电子交换作用进行了实验研究。这种相互作用的性质和强度是通过同时观察双负电荷激子的各种复合通道获得的，包括以前未被识别的与最终状态中的电子单重态配置相关的发射线。对应于电子-电子相互作用的交换积分的电子单重态-三重态分裂的典型值已被确定为20.4 meV，其中跨越量子点的宽群体的扩散为1.4 meV。我们还发现在法拉第几何中，在磁场作用下，单重态和三重态之间的能量差出乎意料地减小。
2013-04-22 cond-mat.mes-hall
Spin-orbit coupling and anisotropic exchange in two-electron double quantum dots
研究了自旋轨道相互作用对双电子横向耦合量子点能谱的影响。研究了F. Baruffa等人，物理修订版信函104，126401（2010）面临着在零和有限磁场中的单量子点和双量子点中的精确数值结果。一般情况下，双点的各向异性交换哈密顿量在定量上是可靠的。有两个特别重要的发现：i）由于没有与最近激发能级的耦合，模型即使对于最大可能的点间耦合（单个点）也是有效的，这是点对称性的一个事实。ii）在弱耦合状态下，Heitler-London近似即使在有限磁场中也给出了定量正确的各向异性交换参数，尽管已知该方法对于各向同性交换失败。GaAs量子点的解析模型（采用线性Dresselhaus和Bychkov-Rashba自旋轨道项）与数值数据之间的微小差异被发现主要是由于立方Dresselhaus项。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall
Interplay between multipole expansion of exchange interaction and Coulomb correlation of exciton in colloidal II-VI quantum dots
研究了库仑关联对锌基CdSe/ZnS核壳结构和纤锌矿ZnO量子点中基态激子发射特性的影响。我们验证了我们的理论模型通过比较计算的激子能量的CdSe/ZnS量子点的光致发光和扫描近场光学显微镜测量的结果。我们用它来估计量子点的直径，使用一个简单的模型的基础上无限深的量子阱和比较的结果与统计的CdSe/ZnS点的原子力显微镜扫描，获得良好的协议。在此基础上，我们计算了激子的能量精细结构，发现锌掺杂的CdSe/ZnS和纤锌矿结构的ZnO量子点的性质有很大的不同。前者的精细结构主要由交换作用的多极展开的偶极项决定，而后者的精细结构主要受库仑关联的影响。此外，相关性还对~ZnO量子点中激子的结合能和发光辐射率有很大的影响。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction and stability diagram of coupled quantum dots in magnetic fields
计算了磁场中两个耦合量子点的电荷稳定性图。通过精确对角化求解单粒子和双粒子薛定谔方程，得到了这些体系的化学势和交换能。通过分析化学势随外加偏压和磁场的变化，可以区分点间弱耦合和强耦合。稳定性图中化学势曲率和双三相点间距的变化证实了点间耦合随磁场的增加而减小。计算的交换能也被发现是显着小于从稳定性图估计的值。
2006-07-22 cond-mat.mes-hall
Controlled exchange interaction for quantum logic operations with spin qubits in coupled quantum dots
研究了一个限制在两个耦合半导体量子点中的双电子系统，作为对自旋量子比特进行量子逻辑运算的候选系统。我们研究了不同的过程交换电子自旋控制开关/关闭交换相互作用。所得到的自旋交换对应于量子信息处理中的基本操作。我们对含时薛定谔方程进行了直接的时间演化模拟。我们的研究结果表明，为了获得充分的交换自旋交换相互作用应该在时间上平滑地变化。在相应的时间特性中的跳跃和尖峰的存在导致自旋交换时间的相当大的增加。我们提出了几种机制来修改交换相互作用，通过改变的限制电位分布，并讨论了它们的优点和缺点。
2006-12-28 cond-mat.mes-hall
Size effects in the exchange coupling between two electrons in quantum wire quantum dots
本文从理论上研究了量子线中耦合量子点三维势场中的双电子系统的性质。为此，我们实现了变分海特勒-伦敦方法，最小化系统能量相对于电子试验波函数中的变分参数。我们发现隧穿和交换耦合随点间距离和点间势垒高度的增加呈指数衰减。在准一维的限制，通过减少线的直径，我们发现，点之间的重叠减少，这导致在下降的交换耦合。我们还讨论了我们的变分海特勒-伦敦方法的模型势参数的有效性，并将我们的结果与现有的实验数据进行比较，找到两种方法之间的良好协议。
2007-10-29 cond-mat.mes-hall
Phase-tuned entangled state generation between distant spin qubits
量子比特之间的量子纠缠是量子网络的一个重要特征。长距离纠缠的分布可以通过经由光子通道的相干接口量子比特对来实现。在这里，我们报道了在两个相距较远的半导体量子点中的电子自旋量子比特之间实现光学产生的量子纠缠。该方案利用三能级$Λ$ -系统中自旋-光子纠缠和拉曼-光子路径的量子擦除，通过对单个拉曼光子的测量，将自旋量子比特投影到一个具有干涉稳定和可调相对相位的联合量子态.我们报道了$61.6\pm2.3\%$的$|ψ^{(+)}\rangle$和$|ψ^{(-)}\rangle$态的平均Bell态保真度和远距离量子比特之间创纪录的7.3 kHz的纠缠产生率。
2017-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Impact of the valley orbit coupling on exchange gate for spin qubits in silicon quantum dots
简并导带谷的存在以及它们如何通过界面混合在决定硅纳米结构中的电子相互作用和光谱中起着关键作用。本文研究了对称双电子硅双量子点中谷相对交换相互作用的影响。通过组态相互作用计算，发现交换分裂在两点间的谷相位差为有限值时被抑制，当相位差为π时，交换分裂达到最小值（{ \sim } 0）.这种抑制可以用哈伯德模型通过基态单重态和三重态上的双占据态的谷相位依赖的修整来解释。更高轨道态的贡献在确定交换能的值方面也起着至关重要的作用，交换能是诸如自旋量子比特交换门等应用的关键参数。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall
Tunneling density of states in quantum dots with anisotropic exchange
我们重新研究了量子点和纳米颗粒中的隧穿态密度，该模型是普适哈密顿量到单轴各向异性交换情况下的推广。在任意单粒子能谱的情况下，我们得到了隧道态密度的精确解析结果。我们发现，类似于各向同性交换的情况下，作为能量的函数的隧穿态密度具有最大值，由于在Stoner不稳定性附近的基态的总自旋的有限值。我们证明，有没有额外的极值已被预测的基础上微扰分析[M. N。Kiselev和Y. Gefen，Phys. Rev. Lett. { \bf 96}，066805（2006）]。
2015-04-18 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction effects in the thermodynamic properties of quantum dots
我们研究了量子点系统热力学性质中的电子-电子相互作用效应。在自洽Hartree-Fock近似下，得到了有限温度下比热C_v的直接贡献和交换贡献.交换诱导的相变观察和转变温度示出成反比的系统的大小。在相互作用强度（rs ~ 1）的中间区域，交换对C_v的贡献大于直接贡献和动力学贡献。电子-电子相互作用改变了磁场引起的C_v振荡的幅度和周期。
2004-12-20 cond-mat.mes-hall
Strong Electron-Hole Exchange in Coherently Coupled Quantum Dots
我们研究了垂直堆叠量子点中的少体态。由于小的点间隧穿速率，在我们的系统中的耦合是在一个以前未探索的制度，其中电子空穴交换是占主导地位的自旋相互作用。通过调整栅极偏置，我们能够关闭这种耦合，并研究一个互补的制度，总电子自旋是一个很好的量子数。差分传输的使用使我们能够获得明确的签名之间的相互作用的电子和空穴的自旋相互作用。小的隧道耦合也使我们能够展示全光电荷传感，其中一个点中的条件激子能量偏移识别耦合伙伴的充电状态。
2007-07-16 cond-mat.mes-hall
Effects of spin and exchange interaction on the Coulomb-blockade peak statistics in quantum dots
我们推导出了一个封闭的表达式的线性电导通过量子点在库仑阻塞制度的存在下，一个恒定的交换相互作用。利用该表达式，我们计算了电导峰高和峰间距统计的温度依赖性。使用一个现实的交换相互作用的值，我们发现显着更好的协议与实验数据相比，在没有交换相互作用的情况下获得的统计。
2002-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Controlling Spin Qubits in Quantum Dots
我们回顾了自旋电子学在量子计算中的进展，其中量子比特（qubit）是用电子自旋实现的。我们计算了耦合量子点的交换相互作用，并给出了实验，其中交换耦合是通过传输来测量的。然后，单自旋点上的实验进行了描述，其中长自旋弛豫时间，在毫秒的顺序，观察。我们认为自旋轨道相互作用的自旋退相干的来源，从理论上发现，也长的退相干时间预期。此外，我们描述了使用量子点的自旋过滤的概念，并显示成功的实验数据。我们还展示了自旋量子位的读出方案的实现，并定义了如何以高精度测量量子位。然后，我们提出了新的实验，其中自旋退相干时间和拉比振荡的单电子可以通过量子点的电荷输运测量。最后，这些研究成果在传统信息处理和量子信息处理方面都有着广阔的应用前景。
2004-09-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Steady-State Tunable Entanglement Thermal Machine Using Quantum Dots
我们提出了一种基于量子点的固态热机来产生远距离自旋之间的稳态纠缠。与以前的方法不同，我们的系统是由实验可行的稳态电流控制的直流电压。通过分析作为控制参数的函数的Liouvillian本征谱，我们表明，我们的设备工作在一个大的电压区域。作为一种扩展，所提出的设备也可以作为一个纠缠热机下的温度梯度，甚至可以引起纠缠在零电压偏置。最后，我们强调了一个后选择计划的基础上，目前可行的非拆除测量技术，可以产生完美的贝尔对从我们的热机器的稳态输出。
2021-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-phonon assisted exciton spin relaxation due to exchange interaction in spherical quantum dots
利用时间分辨和极化分辨瞬态吸收测量研究了零磁场下非掺杂准球形CdS量子点的自旋弛豫。与以前的研究不同，这些系统中，测量的信号进行了校正自旋不敏感的贡献的激子漂白动力学，{允许我们确定}纯自旋相关的激子动力学。为了解释所观察到的几纳秒的室温自旋弛豫时间，我们提出了一种新的机制，基于能级内激子跃迁与一个LO声子的发射，另一个LO声子的吸收，和电子自旋翻转，这是由电子-空穴交换相互作用驱动。在目前的工作中，计算不同尺寸的量子点和温度下的跃迁速率，与我们的实验结果相当一致。
2007-09-26 cond-mat.mes-hall
Interplay between hyperfine and anisotropic exchange interactions in exciton luminescence of quantum dots
该研究理论分析量子点中激子发光，探讨超精细与各向异性交换相互作用，计算偏振度对磁场依赖，揭示特殊机制下的光学取向。
2024-05-24 cond-mat.mes-hall
A quadrupolar exchange-only spin qubit
我们提出了一种四极交换自旋（QUEX）量子比特，它对量子点中占主导地位的退相干机制电荷噪声和核自旋退相具有高度鲁棒性。量子比特由被捕获在三个量子点中的四个电子组成，并在无退相干子空间中运行，以减轻由于核自旋引起的退相。为了降低对电荷噪声的敏感性，量子位可以完全在扩展的电荷噪声最佳点处操作，该最佳点对电波动一阶不敏感。由于库仑相互作用介导的现场交换，量子比特能量分裂是电可控的，即使在“关闭”配置中也可以达到几GHz，使其与传统的微波腔兼容。
2018-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet Nonequilibrium Green's functions with Fluctuation-Exchange Approximation: Application to Periodically Driven Capacitively Coupled Quantum Dots
本研究采用含涨落-交换近似的Floquet格林函数方法，研究周期驱动下电容耦合量子点的能量转移动力学，发现该过程分四阶段且存在对应最优完成的驱动频率。
2023-07-22 cond-mat.mes-hall
Asymmetric exchange between electron spins in coupled semiconductor quantum dots
我们得到了一个微观描述的电子自旋之间的相互作用，在大块半导体和半导体量子点对。将k.p带混频和库仑相互作用放在同一个基础上处理，我们得到了一个电子的自旋和另一个电子的相对轨道运动之间的耦合对交换相互作用的三阶非对称贡献。这种贡献不依赖于晶体的反转不对称性。我们发现，它是~0.001的各向同性交换，这是感兴趣的量子信息。对几种量子点系统进行了详细的评价。
2005-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
