Temporal sorting of optical multi-wave-mixing processes in semiconductor quantum dots
利用多波混频过程实现光发射体系综的相干控制是实现高容量光量子存储器和信息处理器件的关键。在这种情况下，放置在光学微腔中的半导体量子点代表了探索超越微扰非线性光学极限的强光-物质相互作用和控制光学驱动量子系统的幺正演化的优秀候选者。在这项工作中，我们证明了一个序列的两个光皮秒脉冲可以用来建立相干控制的相位演化的系综的trions在（In，Ga）As量子点独立于其初始量子态。我们的方法是基于在强场极限的多能级系统中发生拉比旋转的简并多波混频信号之间的相干传输。特别是，我们使用双脉冲光子回波序列来揭示trion系综的相干动力学，而两个额外的控制脉冲的区域作为调谐旋钮，用于调整相干发射的幅度和定时。此外，我们还利用基态和三电子的激发态的自旋简并度来控制发射信号的偏振态。令人惊讶的是，我们发现，使用的光控制脉冲，其持续时间是可比的合奏的移相时间，升降机的时间简并之间的波混合过程的不同顺序。这种现象表现在一个显着的修改的时间形状的相干光响应强的光场。提升的时间简并允许顺利地跟踪从微扰的拉比旋转制度的过渡，并开辟了新的可能性，迄今尚未探索的材料系统中的复杂能级结构的光学调查。
2023-02-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
On the importance of antimony for temporal evolution of emission from self-assembled (InGa)(AsSb)/GaAs quantum dots on GaP(001)
了解纳米结构的载流子动力学是开发和优化新型半导体纳米器件的关键。本文利用非共振能量和温度调制的时间分辨光致发光研究了（InGa）（AsSb）/GaAs/GaP量子点的光学性质和载流子动力学。研究这种材料系统是重要的，鉴于正在进行的实施，这样的量子点的纳米存储器件。我们的一组结构包含一个单一的量子点层，量子点过度生长的GaSb覆盖层，和单独的GaAs量子阱，分别。理论分析模型使我们能够辨别周围的发射能量为1.8 eV的GaAs量子阱和GaP衬底的共同的光谱特征。我们观察到I型发射与复合时间在2 ns和10 ns之间的量子点，向较低的能量增加。该分布表明动量直接和间接量子点跃迁共存。此外，基于相当大的可调谐性的点取决于Sb掺入，我们建议利用它们作为量子光子源嵌入在互补金属氧化物半导体（CMOS）平台，因为GaP几乎晶格匹配的Si。最后，我们的分析证实了性质的泵浦功率蓝移的发射起源于带电背景诱导的波函数拓扑结构的变化。
2021-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon impact on optical control schemes of quantum dots: The role of quantum dot geometry and symmetry
声子对半导体量子点的光学控制有很大的影响。当用几种理论方法对电子-声子相互作用进行建模时，量子点的几何形状近似为球形结构，尽管典型的自组装量子点是强烈的透镜形状。通过明确比较模拟的球形和透镜形的点使用一个行之有效的相关展开方法，我们表明，透镜形的点确实可以精确地映射到一个球形的几何形状时，研究声子对电子系统的影响。我们还给出了一个配方，以重现光谱密度从更多涉及的点，而简单的球形模型。另一方面，破缺球对称性对声子动力学的时空性质有明显的影响。作为一个例子，我们表明，对于一个透镜形的量子点的声子发射强烈集中沿最小轴的点的方向，这是很重要的声子用于不同的点之间的通信。
2017-12-05 cond-mat.mes-hall
Current correlations for the transport of interacting electrons through parallel quantum dots in a photon cavity
计算了非理想光子腔中多能级平行量子点中稳态电子输运的电流关联。我们占的电子-电子库仑相互作用，和顺磁和抗磁电子-光子相互作用的逐步计划的配置相互作用和截断的多体Fock空间。在时间电流-电流相关性的谱密度中，我们确定了系统中所有的辐射和非辐射跃迁，以保持稳定状态。我们观察到两种类型的拉比振荡的强烈迹象。
2017-07-26 cond-mat.mes-hall
Shot noise of coupled semiconductor quantum dots
研究了两个静电耦合的半导体量子点态的低频散粒噪声特性。一个主方程的方法被用来分析的偏置电压的依赖性的Fano因子作为一个时间相关性的测量所造成的泡利的不相容原理和库仑相互作用的隧道电流。特别是，库仑相互作用的散粒噪声行为的影响进行了详细讨论，并预测未来的实验将给出。此外，我们提出了负微分电导的机制，并研究了相关的超泊松散粒噪声。
2003-03-03 cond-mat.mes-hall
Coherent time-dependent oscillations and temporal correlations in triangular triple quantum dots
三重量子点（TQD）的涨落行为，到目前为止，主要集中在通过全计数统计的长时间限制的电流累积量。考虑到TQD是具有许多有趣特征的非平凡开放量子系统，如Aharonov-Bohm干涉和相干布居阻塞，新的波动时间统计，如等待时间分布（WTD），可以提供比仅仅是当前累积量更多的信息。在本文中，我们使用Born-Markov主方程计算的标准和高阶WTD的相干耦合TQD排列在三角形环几何几个运输制度。在所有的情况下，我们发现，WTD显示相干振荡，直接对应于个人的时间依赖点占用概率，最近也报道了参考文献。[1]的文件。然而，我们的分析超越了单占用和单等待时间制度，调查等待时间行为TQD占据多个电子和有限的电子-电子相互作用。我们证明，在这些制度的占有率较高，量子相干效应引入连续的等待时间之间的相关性，我们可以通过施加磁场调整。我们还表明，相关性可以用来区分TQD配置，具有相同的FCS和暗态可以调谐Aharonov-Bohm干涉更复杂的制度比单占用。
2021-08-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast single electron spin manipulation in 2D semiconductor quantum dots with optimally controlled time-dependent electric fields through spin-orbit coupling
我们从理论上研究了利用高频含时电场对二维半导体量子点中单个电子自旋进行超快操纵的可能性。通过自旋-轨道耦合激发电子自旋自由度，并且该过程可以通过静态磁场的存在来增强。我们使用量子最优控制理论来调整电场的时间分布，以实现最有效的操纵。该计划预测显着控制自旋操作的时间的顺序皮秒-超快的时间尺度，允许避免退相干的影响，如果这个计划是用来作为一种工具，用于量子信息处理。
2014-10-23 cond-mat.mes-hall
Indistinguishable photons from deterministically integrated single quantum dots in heterogeneous GaAs/Si$_3$N$_4$ quantum photonic circuits
硅光子学通过允许创建连接各种功能性片上元件的广泛的、低损耗的、可重新配置的网络来实现量子光子系统的缩放。将单量子发射器包括到光子电路上，充当不可区分光子或单光子非线性的按需源，可以实现大规模基于芯片的量子光子电路和网络。为此，我们使用低温$\textit{in situ}$电子束光刻确定性地产生混合GaAs/Si $_3$ N $_4$光子器件包含单个InAs量子点精确地位于纳米光子结构内，其作为高效的Si $_3$ N $_4$波导耦合片上按需单光子源。我们的可扩展制造方法提供的精确定位还允许观察后选择的不可区分的光子。这表明了一条通往基于芯片的量子光子学的显着缩放的有前途的道路，这是由按需直接在芯片上产生的不可区分的单光子的大通量实现的。
2019-05-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
Electrically-Pumped Wavelength-Tunable GaAs Quantum Dots Interfaced with Rubidium Atoms
我们展示了第一个波长可调谐的电泵浦非经典光源，可以发射波长与87Rb原子的D2跃迁共振的光子。该器件是通过将一种新颖的GaAs单量子点发光二极管（LED）集成到压电致动器上来制造的。通过将发射的光子送入一个75 mm长的含有温暖的87 Rb原子蒸气的细胞中，我们观察到时间延迟高达3.4 ns的慢光。鉴于87Rb原子蒸气作为量子存储器的可能性，这项工作朝着实现未来量子网络的混合量子系统迈出了重要一步。
2016-12-13 cond-mat.mes-hall
Towards on-chip generation, routing and detection of non-classical light
基于超导-半导体混合系统，我们在一个芯片上制作了一个集发射器、波导和探测器于一体的集成光子电路。我们使用NbN超导纳米线单光子探测器在芯片上探测自组装InGaAs量子点的光致发光。使用这些探测器的快速时间响应，我们进行时间分辨的非共振激发量子点的研究。通过对信号进行时间滤波，我们能够共振激发量子点，并利用集成的超导单光子探测器在芯片上探测其共振发光。
2015-03-19 cond-mat.mes-hall
Phonon influence on the measurement of spin states in double quantum dots using the quantum point contact
研究了声子散射对双电子掺杂双量子点中双电子自旋态单-三重态测量的影响。我们指出，在低温下声子诱导的弛豫到基态抑制过渡到双占据单重态，这是在此测量方案中可检测的电流波动的来源。因此，对于系统中存在的相对强的电子-声子相互作用，这两种配置显示出相同的噪声特性。以这种方式，与声子的耦合降低了单重态和三重态构型之间的可重复性。在这样的条件下，测量方案不再有效，即使测量过程和测量引起的局部化的时间特性基本上没有改变。
2013-11-22 cond-mat.mes-hall
Spin dynamics and magneto-optical response in charge-neutral tunnel-coupled quantum dots
考虑量子点间载流子隧穿效应，建立了非掺杂双量子点结构中电子和空穴自旋动力学模型。考虑到还存在一个平面内或倾斜的磁场，我们提供了模拟的磁光实验，如时间分辨克尔旋转测量，这是目前在这样的结构上进行探测的时间自旋动力学。与我们的模型，我们重现实验观察到的效果的自旋极化寿命的延长所造成的空间电荷分离，这可能会发生在这种类型的结构。此外，我们提供了一些定性的预测有关的必要条件，观察这种效果，以及有关可能的渠道，其抑制，包括自旋轨道耦合，导致隧道的载流子伴随着自旋翻转。我们还考虑了磁场倾斜的影响，这将导致一个有趣的自旋极化动力学。
2018-01-11 cond-mat.mes-hall
Electric transport through circular graphene quantum dots: Presence of disorder
在连续介质Dirac方程近似下，研究了静电约束的圆柱形石墨烯量子点的电子态以及通过该器件的电输运，并与紧束缚晶格描述的数值结果进行了比较.一个光谱间隙，这可能源于应变效应，额外的吸附原子或衬底诱导的亚晶格对称性破缺，允许绑定和散射状态。只要点的直径远大于晶格常数，连续介质和晶格模型的结果是非常一致的。我们还调查了一个倾斜的点电位的步骤，沿样品边缘的现场障碍，不相关的短程障碍电位在散装，和随机的磁通量，模仿波纹障碍的影响。量子点的光谱和输运性质主要取决于特定类型的无序。在一般情况下，在束缚态密度的峰值加宽，但保持尖锐的情况下，只有在边缘无序。
2011-08-11 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Temporal Quantum Control with Graphene
我们介绍了一种新的策略，在纳米尺度上控制量子系统的时间演化。我们的方法依赖于石墨烯等离子体的使用，它可以通过外部门在频率上进行电调谐。量子发射器（例如，置于石墨烯纳米结构附近的量子点）与该材料的等离子体激元发生强相互作用，从而在它们的相互作用和量子演化中经历由外部施加的门控电压所指示的时间变化。该方案为在石墨烯的坚固固态环境中实现量子光学器件开辟了一条新的道路。
2012-07-25 cond-mat.mes-hall
Indistinguishable Single Photons from Nanowire Quantum Dots in the Telecom O-Band
KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Academia Sinica（中央研究院）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；University of Ottawa（渥太华大学）
本研究在电信O波段利用InAsP/InP纳米线量子点实现了高纯度、不可区分单光子发射，纯度达0.006，不可区分度达94.6%，源效率约28%，为量子通信提供可扩展光源。
2025-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring the photon coalescence time-window in the continuous-wave regime for resonantly driven semiconductor quantum dots
我们重温曼德尔的概念，即相干程度等于不可分辨的程度，通过执行宏欧曼德尔（HOM）型干涉与单光子弹性散射的连续共振驱动激子跃迁的InAs/GaAs外延量子点。我们提出了一个全面的研究的时间轮廓的光子聚结现象，这表明，光子的不可逆性可以调谐的激发激光源，在相同的方式作为它们的相干时间。一个新的品质因数，合并时间窗口，被引入到量化的延迟低于两个光子是不可区分的。这一标准揭示了新的光连续波激发下的HOM实验的解释，特别是当光子相干时间长于时间分辨率的探测器。光子的不可逆性在探测器的响应时间之外的前所未有的时间尺度上扩展，从而为使用单光子和常规探测器进行量子光学开辟了新的视角。
2015-01-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transmission across non-Hermitian $\mathcal{PT}$-symmetric quantum dots and ladders
一个连接到半无限厄米特晶格的非厄米特区域既可以作为源，也可以作为汇，并且在散射中概率流通常是不守恒的。即使一个$\mathcal{P}\mathcal{T}$对称的区域同时包含一个源和一个汇，也不能明显地导致电流守恒。提出了一个模型，研究了非厄米$\mathcal{P}\mathcal{T}$对称的两能级量子点~（QD）与两个半无限一维晶格以特殊的方式连接，使得几率流守恒时的散射. Aharonov-Bohm型相包括在模型中，这产生于磁通量（$\hbarϕ_{L} /e,~\hbarϕ_{R} /e$）通过系统中的两个回路。我们证明了当$ϕ_L=ϕ_R$时，几率流是守恒的。我们发现，在$\mathcal{P}\mathcal{T}$ -不间断相（对应于孤立量子点的实本征能）中，量子点的透射是完美的，而在$\mathcal{P}\mathcal{T}$ -间断相（对应于量子点的纯虚本征能）中，量子点的透射是不完美的.两个透射峰仅在通量的特定值（是$π\hbar/2e$的奇数倍）时具有相同的宽度。在破碎阶段，透射峰令人惊讶地不在零能量处。我们通过一个四站点的玩具模型来深入了解这个功能。我们将该模型推广到一个连接到两个半无限格点的$\mathcal{P}\mathcal{T}$对称梯形。我们表明，传输是完美的，在不间断相的阶梯由于法布里-珀罗型干涉，可以通过调整化学势控制。在阶梯的断开阶…
2022-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Effect of pump-probe detuning on the Faraday rotation and ellipticity signals of mode-locked spins in InGaAs quantum dots
利用泵浦-探测光谱研究了单电荷（In，Ga）As/GaAs量子点系综中的法拉第旋转和椭圆率信号。对于简并泵浦和探测，我们观察到法拉第旋转信号的幅度首先随着泵浦和探测之间的时间间隔的增加而增长，然后观察到大的时间间隔的衰减。另一方面，椭圆率信号的时间行为是规则的：其幅度随着分离而衰减。相比之下，对于失谐的泵浦和探测，法拉第旋转和椭圆信号都表现出类似的和常规的行为。实验结果在最近发展的微观理论的框架中得到了很好的描述[Phys.Rev.B80，104436（2009）]。计算和实验数据之间的比较，使我们能够提供洞察电子自旋进动频率的光谱依赖性和提取的电子g因子依赖于能量。
2010-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Electron-hole spin flip-flop in semiconductor quantum dots
我们使用时间分辨的强度互相关测量来识别带负电荷的量子点中的双激子-激子辐射级联。极化敏感相关测量明确地表明，激发的两个电子的三重态通过自旋非守恒触发器与基态重空穴非辐射弛豫到它们的单重态基态。我们解释了这种机制的限制电子状态和LO声子之间的共振耦合。这种共振相互作用与电子-空穴交换相互作用一起为这种否则自旋阻塞的电子弛豫提供了有效的机制。
2014-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Characterizing the Quantum Confined Stark Effect in Semiconductor Quantum Dots and Nanorods for Single-Molecule Electrophysiology
我们优化了量子限制斯塔克效应QCSE的电压纳米传感器的性能。开发了一种用于单颗粒QCSE表征的高通量方法，并用于筛选此类纳米传感器库。II型ZnSe CdS种子纳米棒被发现在这项工作中评估的不同的纳米传感器之间具有最好的性能。表征了外加电场下激子发光强度变化与光谱变化的相关程度。单个ZnSe CdS纳米棒对电压调制的时间响应的上限的特征在于使用新型光子计数相机的高通量、高时间分辨率强度测量。测量的3.5 us响应时间受到电压调制电子器件的限制，并且表示比记录神经元中的动作电位所需的带宽高约30倍的带宽。
2018-08-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Electrical control of inter-dot electron tunneling in a quantum dot molecule
我们采用超快泵浦-探测光谱直接监测在一对空间分离的量子点中的离散轨道态之间的电子隧穿。激发后，由于光生载流子之间的库仑相互作用，在泵浦-探测光谱中立即观察到几个峰。通过调整两个点的轨道状态的相对能量和监测的泵浦-探测光谱的时间演化的电子和空穴隧穿时间分别测量和两个点之间的共振隧穿示出介导的弹性和非弹性过程。超快（< 5 ps）点间隧穿显示出发生在一个令人惊讶的宽带宽，高达~8 meV，反映了激子声学声子耦合的系统中的频谱。
2012-04-17 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
Dynamics of excitons in individual InAs quantum dots revealed in four-wave mixing spectroscopy
详细了解固体中光驱动单个发射体的粒子数和相干动力学及其在超快非线性光信号中的特征，对于它们在未来量子和光学技术中的应用至关重要。在结合实验和理论研究激子复合物在单半导体量子点，我们揭示了一个详细的图片的动力学采用三光束偏振分辨四波混频（FWM）显微光谱。在激子-双激子系统中的四波混频信号的振荡动力学由精细结构分裂和双激子结合能在测量和分析描述之间具有良好的定量一致性所支配。的激发条件的分析表现出依赖于特定的选择的偏振配置，脉冲面积和时间顺序的驱动场的动力学。四能级激子系统中跃迁之间的相互作用导致相干性和布居数的丰富演化。利用二维四波混频光谱，我们阐明了激子双激子耦合，并确定中性和带电激子复合物在一个单一的量子点。因此，我们的研究清楚地表明，四波混频光谱是一个强大的工具来表征单量子结构的光谱和动力学性质。
2016-04-08 cond-mat.mes-hall
Time-resolved magnetophotoluminescence studies of magnetic polaron dynamics in type-II quantum dots
我们利用连续波光致发光（cw-PL）和时间分辨光致发光（TR-PL）光谱比较了两种相关的空间间接II-VI族外延生长量子点系统中磁极化子（MP）的性质。在ZnTe/（Zn，Mn）Se体系中，空穴被限制在非磁性的ZnTe量子点中，而电子被限制在磁性的（Zn，Mn）Se基质中。另一方面，在（Zn，Mn）Te/ZnSe系统中，空穴被限制在磁性（Zn，Mn）Te量子点中，而电子保留在周围的非磁性ZnSe基质中。在这两个系统中的磁极化子的形成能测量的时间红移的带边发射。磁极化子表现出不同的特性取决于锰离子的位置。在ZnTe/（Zn，Mn）Se系统中，磁极化子表现出常规的行为，即随着温度T和磁场B的增加而减小。相反，在（Zn，Mn）Te/ZnSe系统中，具有非常规的温度T和磁场B依赖性;对T以及对B的依赖性较弱。我们讨论了两个密切相关的QD系统的MP属性的这种显着差异的可能来源。
2015-10-15 cond-mat.mes-hall
Accurate photon echo timing by optical freezing of exciton dephasing and rephasing in quantum dots
半导体量子点是通过皮秒时间尺度甚至更快的激光脉冲对量子比特进行超快相干操纵的绝佳候选者。在非均匀系综中，宏观光学偏振由于失相而迅速衰减，然而，这在携带关于相干系综动力学的完整信息的光子回波中是可逆的。回声发射时间的控制对于应用是强制性的。在这里，我们提出了一个新的概念来实现这一目标。在双脉冲光子回波序列中，我们施加了一个额外的共振控制脉冲，其面积为2 π的倍数。取决于其到达时间，控制减慢激子系综在其作用期间的失相或重相。我们证明了自组装（In，Ga）As量子点的光子回波发射时间可以推迟或提前5 ps相对于其标称的外观时间没有控制。该通用协议可以用于获得用于适当定制的控制脉冲的显著更长的时间移位。
2020-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum circuit refrigerator based on quantum dots coupled to normal-metal and superconducting electrodes
本研究提出一种半经典理论，结合 Floquet-非平衡格林函数方法与半经典激光理论，分析了与谐振腔耦合的正常金属-量子点-超导体结，揭示了光子辅助 Andreev 反射和准粒子隧穿对谐振腔及正常金属电极的制冷机制。
2024-07-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Size-enhanced, coherent photoluminescence from CdS-ZnO nanocomposite thin film
我们发现，从一个密集的，两个组件的合奏量子点发射的光致发光显着高于从量子点的两个纯系统（CdS和ZnO）。采用高压磁控溅射法在Si基片上直接沉积了半导体纳米复合材料，其特征晶粒尺寸为2-3 nm。它表现出单一的、相对尖锐的光学吸收边。此外，使用经典的杨氏双缝实验，我们表明-可能是第一次-发射的光致发光具有显着的时空相干性，这将是至关重要的事实，它们用于量子信息处理以及从发光粒子的激光作用。
2004-09-01 cond-mat.mes-hall
Charge-noise-free Lateral Quantum Dot Devices with Undoped Si/SiGe Wafer
我们使用未掺杂的Si/SiGe晶片在单层MOS结构中开发量子点。通过在表面栅极上施加正偏压，电子在Si沟道中积累。测量了清晰的库仑金刚石和双点电荷稳定图。跟踪电流的时间波动，我们应用傅里叶变换分析。噪声信号的功率谱与频率成反比，并且不同于在掺杂晶片中制造的量子点已知的反比二次行为。我们的研究结果表明，掺杂晶片的电荷噪声源与2DEG掺杂剂有关。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall
Carrier dynamics in quantum-dot tunnel-injection structures: microscopic theory and experiment
隧道注入结构被结合在半导体激光器中，以便通过提供来自冷载流子库的载流子传输路径来克服由于热载流子注入而引起的基本动力学限制。隧穿过程本身取决于量子点能级和注入器量子阱之间的能带对准，特别是当在这些器件中LO-声子散射占主导地位时。第一激发态靠近量子阱底部的量子点从隧道耦合中获益最多。由于不均匀加宽在量子点结构中无所不在，这意味着系综的各个成员不同地耦合到注入器量子阱。具有较高能量的量子点收益较少，因为声子耦合到较高的、较少占用的状态。同样，如果基态和量子阱之间的能量差超过LO声子能量，则散射变得越来越低效。因此，在20- 30 meV内，我们发现量子点的受益与隧道耦合有很大不同。此外，在具有增加的限制深度的量子点中，激发态变得受限制。在这里，散射再次变得更有效，因为随后的激发态与量子阱底部达到声子共振。我们的研究结果为优化隧道注入激光器提供了指导。与载流子-声子和载流子-载流子散射有关的电子态计算的理论结果与短脉冲扰动后的时间增益恢复的实验结果进行了比较。
2022-05-31 cond-mat.mes-hall
Non-resonant feeding of photonic crystal nanocavity modes by quantum dots
我们从实验上探讨了从量子点的离散发射中光子到二维光子晶体纳米腔的非共振馈送。对于单个激子和腔模的强耦合系统，我们跟踪了不同晶格温度下极化激子峰的光致发光强度。在低温下，我们观察到一个明显的不对称性的发射强度取决于激子是在更高或更低的能量比腔模式。在高温下，当发射或吸收声子的概率变得相似时，这种不对称性消失。对于不同的点-腔系统，其中腔模式失谐ΔE>5 meV至比单激子跃迁更低的能量，来自模式的发射保持与量子点相关，如通过互相关光子计数实验明确地证明的。通过监测的光致发光光谱的时间演化，我们表明，饲料的光子进入模式发生从多激子跃迁。我们观察到一个明确的反相关的模式和单激子发射的模式发射猝灭的人口在系统中减少对单激子水平，而模式发射的强度跟踪多激子跃迁。
2010-07-18 cond-mat.mes-hall
Long-range correlation-induced effects at high-order harmonic generation on graphene quantum dots
本文研究强近红外激光场下石墨烯量子点的高次谐波产生，采用平均场方法发现长程关联引起截止谐波显著增强，且截止能量与场强幅度平方根成正比，并利用小波变换揭示了其时频精细结构与机制。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Combined metallic nano-rings and solid-immersion lenses for bright emission from single InAs/GaAs quantum dots
固态单光子发射器是集成量子光子器件的关键部件。然而，它们可能遭受由它们嵌入其中的块体材料和空气之间的大折射率对比引起的差的提取效率：这导致小部分（可以低至<1%）的发射光子到达自由空间收集光学器件。为了克服这个问题，我们提出了一种设备，该设备结合了金属纳米环，定位在样品表面上，并围绕发射器为中心，和基于环氧树脂的超固体浸没透镜，确定性地沉积在环设备上方。我们表明，纳米环和超固体浸没透镜的组合宽带透镜效应显着增加了单个InAs/GaAs量子点发射到自由空间中的光的提取：我们观察到纳米环的发射强度增强高达20倍，超固体浸没透镜高达10倍。这种累积的增强使我们能够测量光子通量接近每秒100万计数，从一个单一的InAs/GaAs量子点散装。光提取中的组合宽带增强可以用任何类型的经典和量子固态发射器来实现，并为实现可扩展的明亮设备开辟了道路。也可以实施相同的方法来改善光的吸收，例如用于小面积宽带光电检测器。
2018-01-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Resolving the temporal evolution of line broadening in quantum emitters
来自固态量子发射器的光发射固有地倾向于环境退相干，这导致不均匀的谱线加宽和光子不可逆性的劣化。在这里，我们采用光子相关傅里叶光谱（PCFS）研究共振驱动的GaAs量子点中的双激子和激子发射的这种加宽的时间演化。与以前的实验不同，我们探测的时间尺度从几纳秒到毫秒不等，同时，我们实现的光谱分辨率可以小到2 $μ$ eV。我们发现这两条线的时间演变的显着差异，我们归因于他们的均匀线宽和电荷噪声的敏感性的差异。然后，我们分析了额外的白光照射的效果，这减少了闪烁的成本增强的电荷噪声。由于其对实验缺陷的鲁棒性及其高时间分辨率和带宽，PCFS优于现有的光谱技术，如迈克尔逊干涉法。我们讨论了它的实际实现，它的局限性，以及使用它来估计连续发射的单光子的不可分辨性的可能性，用于量子通信和基于光子的量子信息处理。
2019-10-01 cond-mat.mes-hall
Quantum Interference of Identical Photons from Remote GaAs Quantum Dots
光子量子技术为量子通信、量子模拟和量子信息处理提供了一条可行的途径。最近的进展是实现了玻色子采样，使用20个单光子和量子密钥分发超过数百公里。缩放复杂性需要包含多个光子源、光子计数器和大量不可区分的单光子的架构。半导体量子点是明亮且快速的相干单光子源。对于应用，一个显著的障碍是在由独立量子点产生的干涉单光子时的差的量子相干性。在这里，我们证明了双光子干涉与近单位可见度（$93.0\pm0.8$）\%使用光子从两个完全独立的GaAs量子点。实验保留了所有的发射到零声子线-只有弱声子边带被拒绝-和时间后选择没有采用。利用量子干涉，我们证明了不同来源的光子之间的光子受控非电路和具有保真度的纠缠（$85.0\pm 1.0$）.双光子干涉的可见度足够高，使得纠缠保真度远高于经典阈值。光子的高相互相干性源于高质量的材料、二极管结构和相对大的量子点尺寸。我们的研究结果建立了一个平台，GaAs量子点，用于以可扩展的方式创建相干单光子。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unified description of correlations in double quantum dots
考虑了双量子点与两个引线耦合的两能级模型的一般形式，该模型广泛用于描述电荷振荡、传输相位延迟和关联诱导共振。该模型的特点是任意隧道矩阵元素之间的两个级别和铅和级别本身之间（包括Aharonov-Bohm通量的影响），以及级间排斥相互作用。我们表明，这个模型是完全映射到一个广义的安德森模型的一个单一的杂质，其中的电子获得一个伪自旋自由度，这是保守的隧道，但不是在点。聚焦于局部矩制度的点是单占领，我们表明，有效的低能哈密顿量是各向异性近藤模型在倾斜磁场的存在下。对于中等值的（重正化）字段，各向同性近藤模型的贝特animals解决方案，使我们能够获得准确的表达式的点占领数，并从此零温度传输。我们的结果与各向同性Anderson模型的Bethe近似以及Meden和Marquardt [Phys. Rev. Lett. 96，146801（2006）]，其对于一般各向异性情况有效。此外，我们提出了高度准确的估计的有效性的Schrillian-Wolff变换（安德森哈密顿映射到低能量近藤模型）在高和低磁场的限制。也许最重要的是，我们提供了一个单一的连贯图片的主机的现象，这一模型已被应用。
2006-10-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Heralded spectroscopy reveals exciton-exciton correlations in single colloidal quantum dots
半导体量子点中的多重激发态具有有趣的物理特性，并在纳米技术中发挥着至关重要的作用。虽然光致发光提供了一个自然的探针来研究这些状态，但到目前为止，由于单激发态和带电态的发射时间和光谱重叠，它们的发射的室温单粒子光谱已被证明是难以捉摸的。在这里，我们介绍双激子预示光谱，使单光子雪崩二极管阵列光谱仪。这使我们能够直接观察双激子-激子发射级联，并在室温下测量单量子点的双激子结合能，即使它远低于热展宽和光谱扩散的尺度。此外，我们发现迄今掩盖的合奏，双激子结合能与电荷载流子的限制和波动的本地静电势的相关性。预示光谱学有可能极大地扩展我们对多电子系统中电荷载流子动力学和量子光学协议并行化的理解。
2021-08-01 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Surface acoustic wave modulation of single photon emission from GaN/InGaN nanowire quantum dots
片上量子信息处理需要可控的量子光源，其可以按需高速操作，并且具有原位控制光子发射波长及其光学偏振性质的可能性。在这里，我们报告的动态控制的光发射从核-壳GAN/InGaN纳米线（NW）异质结构使用射频表面声波（SAW）。SAW被激发的表面上的一个压电的锂离子酸盐晶体配备了SAW延迟线，其上的NW被机械转移。发光量子点（QD）类激子局域化中心诱导的InGaN纳米壳层内的成分波动，确定使用频闪显微光致发光（micro-PL）光谱。它们表现出狭窄的，几乎完全线性偏振的发射线的微PL光谱和一个显着的反聚束签名的单光子发射的光子相关实验。当纳米线被传播的SAW扰动时，嵌入的QD被周期性地应变，并且其激子跃迁被声-机械耦合调制，从而在~330 MHz的声学频率下在~1.5 meV带宽内产生光谱微调。该结果可以进一步与光谱检测滤波相结合，用于发射光子的时间控制。观察到SAW压电场对量子点电荷布居和光偏振度的影响。相对于其他控制方案，声光电的优点在于其允许在宽频率范围（高达GHz频率）上原位操纵光发射特性。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall
On-chip generation, routing and detection of quantum light
基于半导体的光子信息技术正迅速地被推向量子极限，其中光的非经典状态可以在原型量子光学电路中产生、操纵和利用。在这里，我们报告的芯片上产生的量子光从个人，共振激发自组装InGaAs量子点，有效的路由长度尺度$\geq 1$ mm通过GaAs脊波导和原位检测使用倏逝耦合集成NbN超导单光子探测器在同一芯片上制造。通过时间上过滤的时间分辨的发光信号，从单一的，共振激发的量子点，我们使用的原型量子光学电路进行时间分辨的激发光谱上的单点，并证明共振荧光的线宽为$10 \pm 1 \ μ$ eV的，所需的关键要素使用单光子在原型量子光子电路。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall physics.optics
Room-temperature cavity exciton-polariton condensation in perovskite quantum dots
IBM Research Europe – Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Institute of Materials Science of Sevilla, Consejo Superior de Investigaciones Científicas − Universidad de Sevilla (CSIC-US)（塞维利亚材料科学研究所，西班牙国家研究委员会-塞维利亚大学）；Laboratory of Inorganic Chemistry, Department of Chemistry and Applied Biosciences, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院化学与应用生物科学学院无机化学实验室）；Empa − Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology（瑞士联邦材料科学与技术研究院）
研究在室温下利用钙钛矿量子点实现极子凝聚，通过可调谐光学谐振腔中的Gaussian形变形势阱，展示了极子凝聚的超线性强度依赖性和其他特性，为极子器件开发奠定基础。
2024-08-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.optics
Measurement of Temporal Correlations of the Overhauser Field in a Double Quantum Dot
在由具有非零核自旋的材料制成的量子点中，超精细耦合产生了电子感受到的波动的有效塞曼场（Overhauser场），这可能是自旋量子位退相干的主要来源。通过测量两个分离电子的单重态-三重态混合速率的关联函数和功率谱，表征了GaAs双量子点中涨落Overhauser场的光谱特性.远离零场，谱权重集中在10 Hz以下，1/f^2依赖于频率f。这与核自旋扩散模型一致，并表明回波技术可以在很大程度上抑制退相干。
2008-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Extending the time of coherent optical response in ensemble of singly-charged InGaAs quantum dots
扩展来自量子发射器的大集合的相干光学响应的时间尺度的能力对于量子信息设备中的应用是非常有吸引力的。在半导体纳米结构中，自旋自由度可以作为辅助的、强有力的工具来修改相干光学动力学。在这里，我们将这种方法应用于带负电荷的（In，Ga）As/GaAs自组装量子点，这些量子点被认为是具有鲁棒的光学相干性和高带宽的优秀量子发射器。我们研究了3脉冲自旋相关光子回波在高达1 T的中等横向磁场中的作用。我们证明，相干光响应的时间尺度可以延长至少一个数量级的字段。在无磁场时，光子回波衰减为$T_ 2$ = 0.45 ns，这是由三重子的辐射寿命$T_1$ = 0.27 ns决定的。在存在横向磁场的情况下，光子回波信号的衰减由驻留电子系综的自旋退相时间$T_{2,e}$ ~ 4 ns给出。我们证明了三重态重空穴的非零横向g因子在长寿命光子回波信号的时间演化和磁场依赖性中起着至关重要的作用。
2022-01-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
All-optical fluorescence blinking control in quantum dots with ultrafast mid-infrared pulses
光致发光（PL）不稳定性是一种普遍存在的现象，它会间接降低单个胶体量子点（CQD）的发光强度的时间稳定性及其整体的发光量子产率。尽管通过量子点结构及其环境的化学工程来减少闪烁的努力，闪烁仍然对量子点的应用构成障碍，特别是在生物学中的单粒子跟踪或单光子源中。在这里，我们展示了第一个确定性的全光学抑制量子点闪烁使用的可见光和中红外（MIR）激发的复合技术。我们发现，中等场超快MIR脉冲（5.5 $μ$ m，150 fs）可以切换发射从充电，低量子产率的“灰色”trion状态的“明亮的”激子状态在CdSe/CdS核壳量子点导致的QD强度闪烁显着减少。量子隧穿模拟表明，MIR场从具有降低的发射量子产率的trions去除多余的电荷，以恢复更高亮度的激子发射。我们的方法可以与现有的单粒子跟踪或超分辨率显微镜技术集成，而无需对样品进行任何修改，并转化为其他发射器呈现电荷诱导的PL谱，如金刚石和二维材料中的单光子发射缺陷。
2021-05-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-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 Python toolbox for unbiased statistical analysis of fluorescence intermittency of multi-level emitters
我们报告了一个Python工具箱，用于对单个发射器的荧光猝灭特性进行无偏统计分析。间歇性，即，瞬时发射强度和荧光衰减速率性质的逐步时间变化对于有机荧光团、II-VI量子点和钙钛矿量子点等是常见的。无偏的统计分析的非线性切换时间分布，涉及的水平和寿命是很重要的，以避免解释的假象。这项工作提供了一个实施贝叶斯变点分析和水平聚类适用于时间标记的单光子探测数据的单发射器，可以应用到真实的实验数据，并作为工具来验证假设的机械不稳定性模型的后果。我们提供了一个详细的蒙特卡罗分析来说明这些统计工具，并基准在何种程度上可以得出结论的高度复杂系统，如钙钛矿量子点之间切换过多的状态，而不是只有两个的量子物理。
2021-05-05 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
High-Q microcavity enhanced optical properties of CuInS$_{2}$/ZnS colloidal quantum dots towards non-photodegradation
本文报道了在不同大气条件下，滴注到SiO_2 $_{2}$ /Si衬底和高品质因数微盘上的CuInS $_{2}$ /ZnS胶体量子点的光致发光光谱的时间演化.在低激发功率下，观察到了光致发光的快速衰减、峰位蓝移和线宽展宽。随着激发功率的进一步增大，荧光峰位发生红移，线宽变窄，这归因于光致凝聚增强了不同量子点之间的F $\ddot{o}$ rster共振能量转移.氧在光致发光衰减中起着重要作用，真空中光漂白效应的减弱证实了这一点。将量子点滴注到微透镜上，由于泵浦光与腔模的耦合，极大地提高了激发效率，从而加速了微透镜的光氧化和光漂白。而当发射光子与腔模耦合时，由于MD的提取效率和Purcell效应的提高，室温下PL增强了20倍以上，20 K时增强了35倍。利用高品质因数腔的优点，可以在小激发功率下获得较强的光致发光强度，从而避免光漂白现象。CuInS $_{2}$量子点在室温下具有良好的光致发光性能，而光致降解一直是限制其应用的主要因素。
2017-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Insights on heterogeneity in blinking mechanisms and non-ergodicity using sub-ensemble statistical analysis of single quantum-dots
半导体纳米晶体（NC）中的光致发光闪烁（闪烁）是单发射体普遍存在的现象，通常被认为是亮（开）和暗（关）状态之间的时间随机强度波动。然而，单个量子点（QD）很少表现出这样的电报信号，然而，绝大多数的单NC闪烁数据分析使用一个单一的固定阈值，生成二进制轨迹。此外，眨眼动力学可以在系综中的NC上显著变化，并且不清楚用于验证眨眼的机制模型的单粒子开/关时间分布（P（t）-开/关）的指数（m）是否窄分布。在这里，我们子分类的集合的基础上的量子点的发射率，并随后比较（子）集合行为。为了实现这一点，我们分析了大量（>1000）的强度轨迹的模型系统，Mn+2掺杂的ZnCdS量子点，表现出不同的闪烁动力学。强度直方图依赖阈值方法允许我们构建相关眨眼参数（如m）的分布。有趣的是，我们发现单个量子点P（t）-On/Off s遵循截断幂律或幂律，并且它们的相对比例随子种群而变化。我们的研究结果揭示了一个显着的变化之间以及子合奏，这意味着多个闪烁机制之间的各种量子点操作的m（开/关）。我们进一步表明，通过累积的单粒子P（t）-On/Off获得的m（On/Off）明显不同于所有单粒子m（On/Off）的加权平均值，这是缺乏遍历性的证据。因此，对大量量子点的研究和分析，尽管是几十年的有限时间跨度，对于表征可能的闪烁机制和其中的异质性是至关重要的
2019-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Reproducibility of high-performance quantum dot single-photon sources
基于半导体量子点的单光子源已经成为高效量子光产生的优秀平台。然而，可扩展性仍然是一个挑战，因为量子点通常呈现不均匀的特性。在这里，我们基准性能的15个确定性制造的单光子源。它们显示出90.6 +/-2.8%的平均不可分辨性，具有95.4 +/-1.5%的单光子纯度以及工作波长和时间分布的高均匀性。每个光源还具有最先进的亮度，平均第一透镜亮度值为13.6 +/-4.4%。虽然用带电的量子点获得最高亮度，但用中性量子点获得最高量子纯度。我们还介绍了各种技术来识别发射状态的性质。我们的研究通过确定剩余的挑战和概述解决方案，为大规模制造相同的源奠定了基础。
2019-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modulating near-field thermal transfer through temporal drivings: a quantum many-body theory
本文提出基于非平衡格林函数和Floquet空间的量子多体理论框架，研究周期性时间驱动下的近场热传递，揭示热传递增强、抑制与冷却效应，并通过库仑耦合量子点系统数值验证。
2024-02-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
From non-equilibrium Green's functions to quantum master equations for the density matrix and out-of-time-order correlators: steady state and adiabatic dynamics
我们考虑一个有限量子系统在慢驱动和弱耦合的热库在不同的温度。我们提出了一个系统的推导的量子主方程的密度矩阵和无序的关联函数。我们开始从微观哈密顿量，我们制定的方程统治这些数量的动态诉诸Schwinger-Keldysh非平衡格林函数形式主义，执行系统和水库之间的耦合微扰膨胀。我们专注于绝热动力学，这对应于考虑由于系统-储层耦合的弛豫时间和与驱动相关的时间尺度之间的比率的线性响应。我们计算粒子和能量通量。我们说明的形式主义的情况下，耦合到玻色子水库和一对相互作用的量子点连接到费米子水库，还讨论相干效应的相关性。
2021-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-equilibrium quantum impurity problems via matrix-product states in the temporal domain
提出基于时间域矩阵乘积态表示Feynman-Vernon影响泛函的方法，用于高效模拟非平衡量子杂质动力学，适用于量子点输运等实验场景。
2022-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el
