Compilation and scaling strategies for a silicon quantum processor with sparse two-dimensional connectivity
受现有硅量子硬件规模扩大的挑战的启发，我们研究了稀疏连接的2d量子位排列的编译策略，并提出了一种具有最小编译开销的自旋量子位架构。我们的架构是基于硅纳米线分裂栅晶体管，它可以形成有限的一维自旋量子位链，并允许执行两个量子位操作，如邻居之间的交换门。除此之外，我们描述了一种新型的硅结，它可以通过自旋穿梭和交换操作将多达四个纳米线耦合到2D排列中。考虑到这些硬件元素，我们提出了一个模块化的稀疏二维自旋量子位结构，其单位单元由对角线方向的正方形组成，边缘有纳米线，角落有结。我们表明，这种架构允许编译策略优于一流的编译策略的一维链，不仅渐近，但也下降到一个广场的最小结构。所提出的架构表现出良好的缩放特性，允许平衡之间的权衡编译开销和协同定位的经典控制电子在每个正方形内通过调整纳米线的长度。所提出的架构的一个吸引人的特点是它的可制造性，使用互补金属氧化物半导体（CMOS）制造工艺。最后，我们注意到，我们的编译策略虽然受到自旋量子位的启发，但对于任何其他具有稀疏2D连接的量子处理器同样有效。
2022-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonantly driven singlet-triplet spin qubit in silicon
我们报告了在硅中实现共振驱动的单重态-三重态自旋量子比特。量子比特由两电子反平行自旋态定义，并且通过在量子比特频率下的交换相互作用的共振驱动来提供通用量子控制。量子位表现出超过1个$μ$ s的长$T_2^*$，由于对称操作和大的微磁体塞曼场梯度，其受到由于$^{29}$ Si核而不是电荷噪声的失相的限制。随机基准测试显示了99.6%的单门保真度，这是单重态-三重态量子比特的最高报告。
2019-10-02 cond-mat.mes-hall
Performance Assessment of Resonantly Driven Silicon Two-Qubit Quantum Gate
双比特量子门在量子计算中起着重要的作用，其运行关键取决于两个量子比特之间的纠缠。对基于硅双量子点的谐振驱动控制非门进行了理论研究。阐明了两个量子比特之间交换耦合的有效门调制的物理机制。研究了单重态-三重态能量分裂、栅开关速度和栅保真度随量子点间距和调制栅电压变化的标度行为。结果表明，纠缠强度和门开关速度与量子点间距呈指数关系。约10 nm的小间距可以保证<1 ns的CNOT门延迟和存在退相干时的可靠门开关。结果表明，基于硅DQD的共振驱动双量子位量子门具有良好的性能潜力。
2018-09-09 cond-mat.mes-hall
Resonant tunneling and quantum interference of a two-spin system in silicon tunnel FETs
本研究通过电输运测量和干涉法研究硅隧道场效应晶体管中双自旋系统的共振隧穿，揭示了非零磁场下两类隧穿通道共存并测得其速率，为硅基量子比特的全电相干操控提供了支撑。
2023-11-06 cond-mat.mes-hall
Surface code architecture for donors and dots in silicon with imprecise and nonuniform qubit couplings
在硅中具有施主自旋的缩放量子计算机将受益于可行的半导体框架和量子位与噪声环境的强固有解耦。根据当前设计，通过自然交换相互作用耦合相邻自旋需要具有极小长度尺度的栅极控制结构。我们提出了一种硅结构，其中具有长相干时间的铋供体耦合到可以在相邻量子点之间穿梭的电子，从而放松了间距要求，并允许经典控制设备的供体之间的空间。每个供体/点对内的绝热SWAP操作解决了基于交换的双量子位门固有的可扩展性问题，因为它不依赖于供体放置的亚纳米精度，并且对控制场中的噪声具有鲁棒性。我们使用这种SWAP与完善的全球微波拉比脉冲和并行电子穿梭，以构建一个表面码，需要最小的，可行的本地控制。
2016-02-22 cond-mat.mes-hall
Frequency Conversion: Side-band cooling, state-swapping, and coherent control of mechanical resonators
边带冷却是一种潜在地允许在其基态中制备机械谐振器的技术，这对于量子技术中的未来应用是重要的。Tian最近表明，边带冷却可以通过调制纳米谐振器和超导振荡器之间的耦合来实现，这是一个频率转换过程[L。Tian，PRB 79，193407（2009）]。虽然边带冷却通常在稳态范围内处理，但有效的谐振耦合也会产生从超导体到机械谐振器的近乎完美的状态交换。我们对这个系统进行了数值模拟，研究了通过状态交换实现的基态冷却。此外，我们表明，超导振荡器可以用来控制谐振器的振幅和相位，同时冷却它，从而作为一个相干的“量子反馈控制器”。
2010-07-03 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
Quantum CNOT Gate for Spins in Silicon
单量子比特旋转和双量子比特CNOT运算是通用量子计算的关键组成部分。虽然已经使用电子自旋自由度实现了高保真单量子位操作，但由于快速的核自旋退相和电荷噪声，实现鲁棒的CNOT门一直是一个主要挑战。我们展示了一个有效的共振驱动CNOT门的电子自旋在硅。我们的平台实现了单量子位旋转，其重复率> 99%，通过随机基准测试验证。交换耦合的栅极控制允许在~200 ns内实现具有谐振驱动的量子CNOT门。我们使用CNOT门来产生具有75%保真度的Bell态，受限于量子态读出。我们的量子点器件架构为硅中的多量子位算法打开了大门。
2017-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Robust two-qubit gates for donors in silicon controlled by hyperfine interactions
我们提出了两种策略，用于对硅中磷供体的交换耦合对的电子自旋进行双量子比特操作，使用将供体核自旋设置在任意状态的能力。当$^{31}$ P核处于相反的自旋态时，超精细相互作用提供了两个电子量子比特的有效磁失谐。这可以被利用来开启和关闭SWAP操作，其中适度地调节电子交换相互作用。此外，超精细失谐实现了基于选择性共振激发的高保真条件旋转门。后者根本不需要动态调整交换相互作用，并且提供了一个非常有吸引力的方案来在现实的实验条件下实现两个量子位逻辑门。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Achieving High Fidelity Single Qubit Gates in a Strongly Driven Silicon Quantum Dot Hybrid Qubit
尽可能快地执行量子位门操作对于最小化退相干的影响可能是重要的。对于谐振门，这需要施加强交流驱动。然而，强驱动可能会导致泄漏到量子比特子空间之外的水平，从而带来控制挑战。强驱动也可能带来理论挑战，因为旋转波近似等首选工具可能会崩溃，导致难以控制的复杂动力学。在这里，我们分析了硅量子双点混合量子比特的$X$共振旋转的缀饰态形式主义，获得的结果超出了旋转波近似。我们得到了最佳驱动频率和拉比频率的解析公式，这两者都受到强驱动。虽然量子比特状态表现出快速振荡，由于反向旋转项和泄漏，我们表明，它们可以被抑制到一个点，即门以上的$99.99\%$是可能的，在退相干的情况下。因此，退相干机制，而不是强驱动效应，应该代表量子点混合量子比特中谐振栅性能的限制因素。
2017-07-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mie-resonant silicon waveguide for efficient coupling with excitonic emitters in InSe
实验研究了InSe薄膜面外激子发射体与硅Mie共振纳米盘波导的辐射耦合，通过激发Mie型磁偶极子共振，使950 nm处光致发光功率较传统肋形波导提升约2.5倍，为集成光子学片上光发射器提供了新可能。
2025-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Ultrafast switchable spin-orbit coupling for silicon spin qubits via spin valves
本文提出基于自旋阀的硅自旋量子比特架构，通过亚纳秒电控磁化取向实现超快可切换自旋轨道耦合，使SWAP和远距离量子态转移保真度超过99%，为硅基量子芯片构建铺路。
2023-10-27 cond-mat.mes-hall
Spatially resolved resonant tunneling on single atoms in silicon
在固态器件中控制单一掺杂剂的能力为可靠的量子计算方案开辟了道路。在这个角度来看，它是必不可少的，以了解界面和电场，固有的解决相干电子操纵，对掺杂剂的原子尺度性能的影响。这需要能量谱和波函数的精细能量和空间分辨率。在这里，我们提出了一个实验，满足这两个条件：我们使用扫描隧道显微镜（STM）在单电子隧穿制度的真空界面附近的硅中的单施主进行运输。STM尖端的空间自由度提供了一种多功能性，允许对静电学的独特理解。我们从共振峰的热加宽获得绝对能量标度，从而推断出施主的充电能量。最后，我们使用速率方程模型来推导出电流存在的激发态，突出的高度可调的真空隧道速率，应在进一步的实验中利用的好处。这项工作提供了一个一般的框架，在原子尺度上研究掺杂剂为基础的系统。
2015-01-21 cond-mat.mes-hall
Vertically-Illuminated, Resonant-Cavity-Enhanced, Graphene-Silicon Schottky Photodetectors
我们报告垂直照明，谐振腔增强，石墨烯硅肖特基光电探测器（PD）工作在1550 nm。这些利用石墨烯-Si界面处的内部光电发射。为了获得光谱选择性并增强响应度，PD与光学腔集成，从而在共振时产生多次反射，并增强石墨烯的吸收。我们的器件具有依赖于波长的光响应，外部（内部）响应度~ 20 mA/W（0.25A/W）。可以通过改变腔谐振波长来进一步调谐光谱选择性。我们的器件为开发用于自由空间光通信、相干光学断层扫描和光雷达的高响应度混合石墨烯-Si自由空间照明PD铺平了道路
2017-07-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Large-Scale Cost-Effective Mid-Infrared Resonant Silicon Microstructures for Surface-Enhanced Infrared Absorption Spectroscopy
本研究提出一种基于镀金硅倒金字塔阵列的中红外谐振结构，利用表面等离极化激元增强电场局域化，实现了全MIR范围内低浓度细菌的高灵敏检测，且该器件具备低成本、晶圆级制造及可重复使用等优势。
2024-11-14 cond-mat.mes-hall
Purcell enhancement in layered InSe on the Mie-resonant silicon nitride waveguide
Ioffe Institute（约费研究所）；Faculty of Physics, Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）
研究通过将二维半导体与介电共振结构结合，实现InSe激子发光的普尔塞增强，展示出在硅氮化物波导中激子衰减时间减少三倍的成果，揭示了二维材料与介电界面在集成光子器件中的潜力。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall
Characterizing the rate and coherence of single-electron tunneling between two dangling bonds on the surface of silicon
我们设计了一个方案，以表征隧穿的一对隧道耦合悬空键共享的硅表面上的多余的电子-有效地一个两级系统。理论估计表明，隧穿应该是高度一致的，但太快了，无法用任何传统技术测量。相反，我们的方法是测量我们的悬挂键对的时间平均的电荷分布的电容耦合原子力显微镜的尖端在两个悬挂键之间的表面平行的静电势偏置和可调谐的中红外激光能够诱导拉比振荡系统中的存在。在非共振激光器中，由于偏压的作用，悬挂键对中的时间平均电荷分布是不对称的。然而，当激光器与偏置对中的相干电子隧穿共振时，理论预测时间平均电荷分布变得对称。这种共振对称效应不仅可以揭示隧穿速率，而且可以揭示系统中单电子动力学的退相干性质和退相干速率。
2014-01-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pauli-Spin-Blockade Transport through a Silicon Double Quantum Dot
我们提出了测量共振隧穿通过离散的能级的硅双量子点形成在一个薄的绝缘体上的硅层。在没有压电声子耦合的情况下，具有形变-电势耦合的自发声子发射解释了通过两个点的基态的非弹性隧穿。这样的运输测量使我们能够观察到泡利自旋封锁由于有效的两个电子自旋三重态的相关性，明显的共振隧穿通过基态的一个独特的偏置极性的依赖。通过激发态共振，借助于基态之间的有效声子发射解除了封锁。我们的实验显示了研究硅基自旋动力学和基于自旋的量子信息处理的巨大潜力。
2008-02-22 cond-mat.mes-hall
High fidelity resonant gating of a silicon based quantum dot hybrid qubit
半导体中的孤立自旋为探索量子力学相干性和开发工程量子系统提供了一个有前途的平台。硅由于其弱的自旋轨道耦合和超精细相互作用，作为开发自旋量子比特的主体材料引起了极大的兴趣，并且已经提出并实验证明了基于门定义量子点的几种结构。最近，人们提出了一种由双量子点中的三个电子组成的量子点混合量子比特，并在实验上实现了非绝热脉冲门操作，实现了简单快速的自旋态电操纵，且相干时间与操纵时间之比很有希望。然而，脉冲门控混合量子位的总体门保真度受到由于两个所需门操作之一期间的电荷噪声而导致的相对快速的失相的限制。在这里，我们执行的第一个微波驱动的栅极操作的量子点混合量子位，完全避免了制度，它是最敏感的电荷噪声。谐振失谐调制以及微波的相位控制使得围绕X（Z）轴的π旋转时间小于5 ns（50 ps），具有> 93（96）%的高结晶度。我们还实现了哈恩回波和卡尔-珀塞尔（CP）动态去耦序列，我们证明了超过150纳秒的相干时间。我们进一步讨论了一种将门保真度提高到99%以上的途径，超过了基于表面码的量子纠错的阈值。
2015-02-11 cond-mat.mes-hall
Neural-network-designed three-qubit gates robust against charge noise and crosstalk in silicon
针对硅基自旋量子比特受串扰和电荷噪声限制的规模化难题，研究通过物理信息神经网络优化生成鲁棒整形脉冲，实现等效Toffoli门及通用鲁棒门集合，大幅提升电压波动耐受度。
2023-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
The neutral silicon-vacancy center in diamond: spin polarization and lifetimes
我们证明了金刚石中的中性电荷硅空位缺陷（$\mathrm{SiV^{0}}$）的光学自旋极化，这是一种在946 nm处发射零声子线的$S=1$缺陷。自旋极化被认为是最有效的共振激发下，但在低于共振能量非零。我们测量了低温下的系综自旋相干时间$T_2>100~\mathrm{μs}$和自旋弛豫极限$T_1>25~\mathrm{s}$。在946 nm附近的光自旋态初始化允许在相同的光寻址体积内独立初始化$\mathrm{SiV^{0}}$和$\mathrm{NV^{-}}$，并且$\mathrm{SiV^{0}}$在电信下转换频带内发射到1550 nm：当与其高Debye-Waller因子相结合时，我们的初步结果表明$\mathrm{SiV^{0}}$是远程量子通信技术的有希望的候选者。
2017-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optical Control of Donor Spin Qubits in Silicon
我们展示了如何实现从硅中的V族施主（P，As，Sb，Bi）的基态到激发轨道态的光学、自旋选择性跃迁。我们考虑两种方法的基础上共振，远红外（IR）跃迁的中性供体或共振，近红外激子跃迁。对于远红外光，我们计算的偶极矩阵元素之间的谷轨道和自旋轨道分裂状态的所有第五族施主使用有效质量理论。然后，我们计算了通过圆偏振光的光泵浦所能达到的电子核自旋极化的最大速率和数量。我们发现这种方法是最有前途的Bi捐助者，由于其大的自旋轨道和谷轨道相互作用。使用近红外光，通过驱动从基态到具有偶宇称的更高轨道的双光子$Λ$跃迁，可以对所有供体进行自旋选择性激发。我们表明，外部施加的电场或应变允许类似的，自旋选择性的$Λ$过渡到奇宇称激发态。我们预计这些结果将是有用的捐助者，量子控制和捐助者自旋量子比特的状态准备，并为发展捐助者自旋量子比特和单光子之间的相干接口未来的光谱研究。
2015-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radio-frequency optomechanical characterization of a silicon nitride drum
机械运动的片上驱动和读出是表征机械谐振器并将其用于新应用的关键。我们将氮化硅薄膜电容耦合到由集总元件电路形成的非谐振射频腔。尽管腔品质因数较低（Q $_\mathrm{E}\approx$ 7.4）且非谐振、室温操作，但我们仍然能够参数化几种机械模式并估计它们的光机耦合强度。这使得能够实时测量膜的驱动运动和快速表征，而不需要超导腔，从而消除了对低温冷却的需要。最后，我们观察到光机械诱导的透明度和吸收，包括敏感的计量学，基态冷却的机械运动和减缓光的一些应用至关重要。
2020-07-20 cond-mat.mes-hall
Resonant tunneling spectroscopy of valley eigenstates on a hybrid double quantum dot
我们报道了通过由施主和量子点组成的硅混合双量子点的电子输运测量。输运谱显示了涉及不同谷态的共振隧穿峰，这说明了Si/SiO2界面上量子点的谷分裂。双点输运的详细栅极偏压依赖性允许首次直接观察量子点中的谷分裂，其在160-240 μ eV之间可控，电场依赖性为1.2 ± 0.2 meV/（MV/m）。大的谷分裂是在硅量子点中实现物理电子自旋量子比特的基本要求。
2016-04-14 cond-mat.mes-hall
Quantum Electromechanics on Silicon Nitride Nanomembranes
我们提出了一个基于氮化硅纳米膜的平台，用于集成超导微波电路与平面声学和光学器件，如声子和光子晶体。利用氮化硅纳米膜的拉伸应力和光刻图案化，我们能够可靠地实现真空间隙尺寸低至$s \approx 80$ nm的平面电容器。与微米节距的螺旋电感器线圈组合，这产生适合于与纳米级声学结构有效机电耦合的高阻抗（$Z_{0} \approx 3.4$ k $Ω$）的微波（$\approx 8$ GHz）谐振电路。我们测量了$g_{0}/2π= 41.5$ ~Hz的机电真空耦合率到图案化声子晶体纳米梁的低频（$4.48$ MHz）全局光束运动，并且通过参数微波驱动达到低至$n_{m} = 0.58$的反作用冷却机械模式占有率。
2015-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
SWNT-array resonant MOS transistor
我们表明，单壁碳纳米管（SWNTs）的水平阵列悬浮在硅MOSFET的沟道上方，可以用作振动栅电极。这种新型的纳米机电系统（NEMS）将单壁碳纳米管独特的机械和电子特性与集成的硅基运动检测相结合。其电响应表现出明确的单壁碳纳米管阵列（120-150 MHz）的机械共振的签名，表明这些薄的水平阵列表现为具有1-10 GPa量级的杨氏模量和超低质量的内聚性，刚性和弹性体膜。谐振频率可以通过栅极电压来调谐，并且在连续介质力学框架内很好地理解其依赖性。
2010-08-27 cond-mat.mes-hall
High-fidelity spin and optical control of single silicon vacancy centres in silicon carbide
可扩展量子网络中的光接口自旋。到目前为止，稳健和可靠的光学性质仅限于具有反转对称性的系统。在这里，我们通过展示碳化硅中单个硅空位中心的出色光学和自旋特性来释放这种严格的约束。尽管缺乏反演对称性，但系统的特殊波函数对称性使其光学性质与磁场和电场以及局部应变无关。这提供了高保真度的自旋-光子界面，其具有异常稳定和窄的光学跃迁、低不均匀加宽和大部分共振发射的光子。此外，弱自旋-声子耦合导致电子自旋相干时间与金刚石中的氮空位中心相当。这使我们能够证明与单个核自旋的相干超精细耦合，这可以用作量子位记忆。我们的研究结果承诺使用集成的基于半导体的自旋到光子接口的量子网络应用。
2018-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically detected magnetic resonance in neutral silicon vacancy centers in diamond via bound exciton states
金刚石中的中性硅空位（SiV0）中心由于其优异的光学性质和较长的自旋相干时间而成为量子网络的理想候选者。然而，由于对激发态精细结构的理解不足和有限的非共振自旋极化，这种缺陷中的自旋相关荧光一直是难以捉摸的。在这里，我们报告的实现光学检测磁共振和相干控制的SiV0中心在低温下，使有效的光学自旋极化通过以前未报道的更高的激发态。我们用群论和密度泛函理论将这些态指定为束缚激子态。这些束缚激子状态使新的控制方案SiV0以及其他新兴的缺陷系统。
2020-12-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conditional control of donor nuclear spins in silicon using Stark shifts
电场可用于使用斯塔克位移来调谐硅中的施体自旋，由此施体电子波函数被电场移位，从而修改电子自旋与施体核自旋之间的超精细耦合。我们提出了一种技术的基础上动态去耦的电子自旋，以准确地确定斯塔克位移，并说明这一点，使用同位素纯化的硅-28锑供体。然后，我们展示了两种不同的方法，使用直流电场结合应用共振射频（RF）场有条件地控制供体核自旋。第一种方法结合了电场诱导的条件相位门与标准RF脉冲，第二种方法简单地使自旋失谐。最后，我们考虑不同的策略来减少电场不均匀性的影响并获得90%以上的工艺保真度。
2014-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal for Efficient Generation of Spin-Polarized Current in Silicon
我们提出了一种自旋相关的共振隧穿结构，以有效地注入自旋极化电流到硅（Si）。通过在铁磁金属（FM）和Si之间重掺杂多晶Si（Poly-Si）来降低肖特基势垒电阻，我们估计将隧穿电流密度提高到$10^8$ Am $^{-2}$。硅中的小费米载流子海将隧穿电子聚焦到铁磁体中的小横向动量区域内的共振自旋态，这产生了电流的自旋极化。由于大的交换分裂之间的自旋向上和向下的带，自旋电流的衰减被解释在散射的聚焦光束。只有当FM层的厚度小于根据该原因估计的自旋扩散长度时，电流中的自旋极化才存在。
2010-03-31 cond-mat.mes-hall
Extended Hubbard model for mesoscopic transport in donor arrays in silicon
硅中的掺杂阵列是费米-哈伯德模型量子模拟的一个很有前途的平台。我们发现，最简单的模型，只有现场相互作用是不够的，以描述硅中的磷施主阵列的物理，由于在系统中的强相互作用。我们还研究了低温下的共振隧穿输运，作为探测Hubbard物理特性的一种手段，如Hubbard带和Mott带隙。两种机制的本地化，抑制在阵列中的运输进行了研究：第一个产生的电子-离子的核心吸引力，并在低填充是显着的;第二个是由于在隧道耦合的施主电子的波函数的谷间干扰所造成的急剧振荡。这种无序的隧道耦合导致了一个陡峭的指数衰减的电导与通道长度在一维阵列，但其效果是不太突出的二维的。因此，有可能在两个维度上观察到相对较大阵列中的共振隧穿传输。
2018-01-09 cond-mat.mes-hall
Reverse resonant nonspecular reflection controlled by intensity of light
在Littrow反射的情况下，研究了由周期性放置在银衬底上的硅盘组成的平面结构的非线性光学特性。这种结构表现出一种强烈的共振反射能力。镜面反射率和反向反射率的值可以通过改变入射光的强度来调节。
2022-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microwave manipulation of electrically injected spin polarized electrons in silicon
我们演示了微波操纵硅中电注入自旋极化电子的自旋态。虽然硅沟道的铁磁金属薄膜的边界，我们表明，适度的微波功率可以施加到设备，而不会改变设备的操作显着。共振微波辐射是用来诱导自旋极化的电子自旋旋转，因为它们穿越硅通道，并随后检测到由铁磁肖特基势垒自旋探测器所产生的自旋极化。这些结果表明，先进的电子自旋共振技术相结合，以补充标准的磁输运测量以外的半导体自旋电子器件的研究的潜力。
2013-12-12 cond-mat.mes-hall
Resonant escape over an oscillating barrier in single-electron ratchet transfer
实验研究了硅基棘轮转移中单电子从亚稳态越过振荡势垒的逃逸过程。当势垒在单电子逃逸的时间尺度特征上振荡时，同步发生在确定性势垒调制和随机逃逸事件之间。作为其振荡频率的函数的平均逃逸时间呈现出最小值，提供了用于单电子的共振激活的主要签名。
2010-02-11 cond-mat.mes-hall
Dynamic Nuclear Polarization in Silicon Microparticles
我们报告记录高Si-29自旋极化获得动态核极化微晶硅粉末。这种硅粉末中的未成对电子是由于这种本质上异质的样品的非晶区域中的悬挂键。非晶区中的Si-29核通过由非共振微波辐射驱动的强制电子-核自旋翻转而极化，而结晶区中的核通过跨越结晶边界的自旋扩散而极化。超极化硅微粒具有较长的T1弛豫时间，可用作磁共振成像的示踪剂。
2008-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy-tunable entangled photon sources on a III-V/Silicon chip
许多设想的量子光子技术，例如量子中继器，依赖于偏振纠缠光子对的能量（波长）可调谐源。能量可调谐性是实现不同光源间双光子干涉和纠缠交换的基本要求。纠缠光子的参数下转换和四波混频源已经显示出能量可调谐性，但是源的概率性质限制了它们在复杂量子协议中的应用。在这里，我们报告了一种基于硅的混合光子芯片，其中能量可调的偏振纠缠光子由确定性和可扩展的III-V族量子光源产生。该器件是基于一个微机电系统（MEMS），将InAs/GaAs量子点（QD）的PMNPT上的硅衬底上。单量子点的纠缠光子发射可以被调谐超过3000倍的辐射线宽而不破坏纠缠。我们的设计占地数百微米，有利于硅上不可区分的纠缠光子源的小型化和可扩展集成。当与硅基量子光子电路连接时，该设备将提供广泛的令人兴奋的可能性。
2015-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
High-fidelity two-qubit gates in silicon above one Kelvin
量子点中的自旋量子位定义了用于可扩展的量子信息的有吸引力的平台，因为它们与半导体制造的兼容性、它们的长相干时间以及在超过1开尔文的温度下操作的能力。量子位逻辑可以通过脉冲交换相互作用或通过驱动旋转来实现。在这里，我们证明了这些方法可以结合起来，在单个设备中执行大量的原生双量子比特门，减少了执行量子算法的操作开销。我们证明，在一个开尔文以上的温度下，单量子位旋转与两个量子位门CROT，CPHASE和SWAP一起。此外，我们还实现了绝热、非绝热和复合序列，以优化量子比特控制保真度和门时间。我们找到了可以在67 ns内执行的两个量子位门，通过理论分析实验噪声源，我们预测其准确度超过99%。这承诺使用可以嵌入量子集成电路经典电子器件的量子硬件进行容错操作。
2020-07-17 cond-mat.mes-hall
Directional silicon nano-antennas for quantum emitter control designed by evolutionary optimization
本文通过全局进化优化结合频域电动力学模拟设计硅纳米天线，在实现定向发射和发射速率增强的同时，发现简单几何模型收敛更快且对发射体位置扰动具有鲁棒性，为纳米光子学与量子技术应用提供潜力。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Electrostically defined few-electron double quantum dot in silicon
采用金属氧化物半导体（MOS）兼容工艺制备了一种少电子双量子点，通过低温输运测量研究了该器件的能谱.双点结构是电可调的，使得点间耦合能够在宽范围内调整，如在电荷稳定性图中所观察到的。在偏置光谱测量中清楚地观察到了双点基态和激发态的共振单电子隧穿。
2009-04-02 cond-mat.mes-hall
PtSi Clustering In Silicon Probed by Transport Spectroscopy
通过热退火工艺形成的金属硅化物被用作微电子学中的接触材料。当器件特征尺寸减小到几十纳米以下时，硅化物/硅界面结构的控制成为关键问题。在这里，我们报告硅化物集群发生在沟道内的PtSi/Si/PtSi肖特基势垒晶体管。这种现象是通过原子模拟和低温共振隧穿光谱研究。我们的研究结果提供了证据的隔离的PtSi簇的直径为几个纳米的硅化物接触。团簇作为金属量子点，通过其离散的能态产生不同的量子输运特征。
2014-07-21 cond-mat.mes-hall
Transport spectroscopy of a single dopant in a gated silicon nanowire
我们报告了硅中单个掺杂原子的光谱，通过从绝缘体上硅刻蚀的栅纳米线的源极和漏极之间的共振隧穿。在沟道中隔离的这种掺杂剂的电子态在低于导带边缘的能量下在低温电导中表现为共振。我们观察到在磁场作用下，自旋向上和自旋向下的电子先后占据两种可能的电荷态。第一个共振与砷供体的中性$D^0$态的结合能一致。第二共振示出了由于带电的$D^-$状态与电极的静电耦合而降低的充电能量。在磁场下的激发态和塞曼分裂呈现出巨大的能量，潜在地可用于构建原子尺度的器件。
2006-11-13 cond-mat.mes-hall
Triangulating tunneling resonances in a point contact
我们观察到共振隧穿在硅分裂栅点接触注入锑和定义在自对准多晶硅双栅增强模式的Si-MOS器件结构。我们确定哪些谐振是可能的候选人通过锑供体，而不是无意的无序诱导电位使用电容三角测量运输。我们确定了从谐振特征到每个导电栅和源/漏二维电子气区的电容。在我们的器件几何结构中，这些电容提供了关于三维谐振位置的信息。电容的半经典静电模拟，已经用于映射量子点的大小和位置，确定位置和限制电位大小的组合，满足我们的实验观察。模拟的位置和大小的敏感性，使我们能够三角测量可能的位置与纳米分辨率的谐振水平。我们讨论了我们的结果，以及它们如何适用于共振隧穿通过一个单一的捐助者。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Hybrid superconductor-semiconductor devices made from self-assembled SiGe nanocrystals on silicon
锗在硅上的外延生长通过允许控制纳米晶体的尺寸、组成和位置的工艺导致SiGe纳米晶体的自组装。这种控制水平，加上与硅技术的固有兼容性，可以证明在纳米电子应用中是有用的。在这里，我们报告的量子点设备直接接触个别硅锗纳米晶体与铝电极，和生产的混合超导半导体器件，如共振超导晶体管，当点强耦合到电极的孔的限制。弱耦合量子点上的电荷输运测量揭示了离散的能谱，其中受限空穴态显示出各向异性的旋磁因子和强的自旋轨道耦合强度，具有明显的栅极电压和磁场依赖性。
2010-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photoionization current spectroscopy of individual silicon vacancies in silicon carbide
研究通过光电流光谱分析硅碳中单个硅空位的电离行为，揭示其电离截面随波长变化的特性，并优化光电磁读出中的缺陷信号。
2025-11-27 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
