Electrical control of uniformity in quantum dot devices
本文提出利用栅极电压迟滞偏移对量子点器件进行电学均匀化调控，在四量子点线性阵列中将夹断电压离散度降低一个数量级，为可扩展自旋量子比特阵列的实现提供新工具。
2022-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Dissipative Logic Device NOT Based on Two Coupled Quantum Dots
在Hubbard模型的框架下，研究了两个隧道耦合量子点中相互作用电子的非耗散动力学。考虑点内库仑排斥能$U$和点间隧穿能$V$的各种值，其对应于点的各种尺寸和它们之间的各种距离。在基态，每个点处的自旋投影（磁矩）的平均值为零。在时间$t=0$施加到其中一个点的输入信号（局部外部磁场$H$）导致电子子系统以这样的方式演化，即量子点的磁矩在任何时间$t>0$都变得沿相反方向取向。对于任何一组$U$和$V$，存在使两个点处的磁矩的绝对值最大化的$H$和$t$的最佳值，并且磁矩变得几乎饱和。因此，反铁磁类自旋有序可以实现在相干的时间演化的阶段，以及之前的弛豫到一个新的基态在牺牲非弹性过程。这种效应（“动态反铁磁性”）可以用于在极短的时间内实现逻辑函数NOT。讨论了量子点阵列作为新一代高速单电子器件的可能性。
1998-09-07 cond-mat.str-el quant-ph
Hybrid quantum-classical modeling of quantum dot devices
电驱动量子点器件的设计需要经典器件物理和量子力学相结合的建模方法。我们连接的半经典半导体输运理论和开放量子系统的理论，以满足这一要求。通过将van Roosbroeck系统与Lindblad形式的量子主方程耦合，我们引入了一种新的混合量子-经典建模方法，该方法在多个尺度上对量子点器件进行了全面的描述：它使得量子光学优值的计算和实际半导体器件几何结构中电流的空间分辨模拟成为可能.我们以这样一种方式构建这两种理论之间的接口，所得到的混合系统遵守（非）平衡态热力学的基本公理。我们表明，我们的方法保证了电荷守恒，与热力学平衡和热力学第二定律的一致性。通过对基于单量子点的电驱动单光子源在稳态和瞬态工作状态下的数值模拟，证明了该方法的可行性。
2017-09-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Physics-based mathematical models for quantum devices via experimental system identification
我们考虑量子器件的本征控制系统识别的任务。考虑子空间约束的实验确定问题，并提出了控制二能级系统的完全哈密顿识别和消相干特性的简单的一般策略。
2008-05-19 quant-ph
Data needs and challenges for quantum dot devices automation
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Joint Center for Quantum Information and Computer Science（量子信息与计算机科学联合中心）；University of Maryland（马里兰大学）；Joint Quantum Institute（量子联合研究所）；HRL Laboratories, LLC（HRL 实验室有限责任公司）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）；Center for Quantum Devices（量子器件中心）；Condensed Matter Theory Center（凝聚态理论中心）
针对量子点器件自动化，本文概述了调谐与操作中的挑战，聚焦数据集、基准与标准化，并提出社区见解以指导自主调谐方法开发。
2024-11-05 cond-mat.mes-hall cs.DB cs.LG
Impact of leakage on the dynamics of a ST$_0$ qubit implemented in a Double Quantum Dot device
Tecnun - University of Navarra（塔库纳-纳瓦拉大学）；Donostia International Physics Center（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Cavendish Laboratory, Department of Physics, University of Cambridge（剑桥大学物理系卡文迪许实验室）；Hitachi Cambridge Laboratory（日立剑桥实验室）
研究双量子点器件中ST₀量子比特动力学受泄漏影响，揭示泄漏对相位偏移和旋转精度的影响，为提升量子计算相干性和容错算法提供理论支持。
2026-02-27 quant-ph
A heterogeneous III-V/silicon integration platform for on-chip quantum photonic circuits with single quantum dot devices
光子集成是光子量子科学的一项使能技术，提供比传统体光学更大的可扩展性、稳定性和功能性。在这里，我们描述了一个可扩展的，异构的III-V/硅集成平台，以生产硅$_3$ N $_4$光子电路，将GaAs基纳米光子器件含有自组装的InAs/GaAs量子点。我们证明了纯单光子发射从GaAs波导和腔中的单个量子点-其中观察到自发发射率的强控制-直接发射到Si $_3$ N $_4$波导中，通过倏逝波耦合效率> 90%。迄今为止，InAs/GaAs量子点构成了最有前途的固态触发单光子源，提供明亮、纯净且难以区分的发射，并且可以通过电学和光学控制。Si $_3$ N $_4$波导提供低损耗传播、可定制的色散和高克尔非线性，这对于线性和非线性光信号处理到量子水平是理想的。我们将这两者结合在一个集成平台中，这将使一类新的可扩展，高效和通用的集成量子光子器件成为可能。
2016-11-23 physics.optics quant-ph
Filter-free single-photon quantum dot resonance fluorescence in an integrated cavity-waveguide device
嵌入微柱腔中的半导体量子点在共振泵浦下具有良好的单光子发射性能。通常，相同的空间模式用于共振激发量子点和收集发射的单光子，需要交叉偏振以减少非耦合散射的激光。这本质上将源亮度降低到50%。关键是，对于某些量子应用，从产生到检测的总效率必须超过50%。在这里，我们展示了一种共振激发方法来创建没有任何交叉偏振的单光子，实际上没有任何过滤。它潜在地提高了单光子速率和收集效率，并简化了操作。这种集成器件允许我们使用连接的波导在器件平面中的几个腔中共振激发单量子点状态，而腔增强的单光子荧光在高斯模式下垂直（片外）定向。我们希望这种设计成为更大芯片级量子光子学的原型。
2019-10-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Improving mobility of silicon metal-oxide-semiconductor devices for quantum dots by high vacuum activation annealing
为了提高制造的硅金属氧化物半导体（MOS）量子器件的迁移率，形成气体退火是用于减轻Si/SiO2界面处的无序效应的常用方法。然而，活化退火的重要性通常被忽视。在这里，我们表明，注入激活的高真空环境是有益的，为提高流动性相比，氮气氛。霍尔条的低温输运测量表明，在注入激活过程中使用高真空退火可以将峰值迁移率提高两倍，达到1.5 m^2/（Vs）。此外，绘制了单个量子点的电荷稳定性图，没有由无序引起的可见干扰，表明在商业晶片上制造高质量量子点的可能性。我们的研究结果可能会提供有价值的见解硅基量子计算的设备优化。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable gate architecture for densely packed semiconductor spin qubits
我们展示了一个12量子点设备上制造的未掺杂的Si/SiGe异质结构作为一个可扩展的，线性的半导体量子点栅极架构的概念验证。该器件由9个线性阵列的量子点和3个单量子点电荷传感器组成。我们展示了可再现的单个量子点充电和轨道能量，相对于9点阵列的平均值，标准偏差小于20%。单量子点电荷传感器具有8.2 × 10^{-4} e/root（Hz）的电荷灵敏度，并允许研究实时电荷动态。作为该装置的多功能性的演示，我们使用单次读取来测量在磁场B = 1 T下的自旋弛豫时间T1 = 170 ms。通过重新配置器件，我们形成了两个电容耦合的双量子点，并提取了200 microeV的相互充电能量，这表明50 GHz的双量子位门操作速度是可行的。
2016-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly entangled photons from hybrid piezoelectric-semiconductor quantum dot devices
纠缠资源是未来量子技术的关键组成部分。如果它们可以有效地集成到半导体平台中，那么可以设想新一代的器件，其量子力学功能可以通过成熟的半导体技术来控制。嵌入二极管中的外延量子点（QD）将体现这样的理想量子器件，但QD结构的不对称性大大降低了源的纠缠度，并严重阻碍了它们在可预见的应用中的实际开发。在这项工作中，我们克服了这一障碍，使用应变可调光电子器件，其中任何量子点可以调整高度偏振纠缠光子的发射。电控源违反了贝尔不等式，而不需要光谱或时间滤波，并且它们具有量子点有史以来报道的最高纠缠度，并发度高达0.75（2）。这些量子器件是目前直接实现量子信息科学和技术中基于量子点的纠缠资源的最有希望的候选者。
2014-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Optical nonlinearity for few-photon pulses on a quantum dot-pillar cavity device
在确定性耦合的量子点-微柱系统中，在连续波和脉冲激发下都观察到了强非线性光学效应。使用绝对反射率测量，我们确定的临界腔内光子数，以及输入和输出的耦合效率的设备。由于近单位的输入耦合效率，我们证明了一个记录的非线性阈值只有8个入射光子每脉冲。输出耦合效率被发现强烈影响这个非线性阈值。我们展示了如何在现实的设备，这将提供一个有效的两个重合的单光子之间的相互作用，可以达到单光子非线性的基本限制。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A low-disorder Metal-Oxide-Silicon double quantum dot
阻碍金属-氧化物-硅（MOS）量子点器件发展的最大挑战之一是在Si/SiO $_2$界面处存在无序，其干扰可控地限制单个和少量电子。在这项工作中，我们设计了一个低无序MOS量子双点器件的临界电子密度，即支持导电通路所需的最低电子密度，接近高质量Si/SiGe器件中报道的临界电子密度，并与任何MOS器件中报道的最低临界密度相称。利用附近的电荷传感器，我们表明，该设备可以被调谐到单电子制度，其中$\approx$ 8毫电子伏的充电能量测量在两个点，一致的光刻尺寸的点。探测宽电压范围与我们的量子点和电荷传感器，我们检测到三个不同的电子陷阱，对应的缺陷密度与合奏测得的临界密度一致。在300 mK下的低频电荷噪声测量表明在1 Hz下的1/ $f$噪声谱为3.4 $μ$ eV/Hz $^{1/2}$，并且磁谱测量产生110 $\pm$ 26 $μ$ eV的谷分裂。这项工作表明，可重复的MOS自旋量子位是可行的，并代表了一个平台，在MOS中扩展到更大的量子位系统。
2018-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Plug-and-play quantum devices with efficient fiber-quantum dot interface
将固态量子发射器嵌入光纤网络中，可以实现量子信息的远距离传输和分布式量子节点的远程连接。然而，将量子发射器与纤维光学对接遇到若干挑战，包括低耦合效率和稳定性。在这里，我们展示了一种高效的光纤接口光子器件，它可以直接将单光子从量子点发射到标准的FC/PC连接器化单模光纤（SMF 28）中。基于孔光栅的优化设计的光子结构产生与单模光纤的小数值孔径相匹配的超窄定向光束。拾放技术选择性地将单个小型化器件集成到光纤的芯中。我们的方法实现了即插即用的单光子器件，不需要任何光学对准，从而保证了长期稳定性。因此，这些结果代表了在光纤网络上实现实用和可靠的量子光的重要一步。
2022-02-26 physics.optics quant-ph
Highly indistinguishable on-demand resonance fluorescence photons from a deterministic quantum dot micropillar device with 75 $\%$ extraction efficiency
明亮且相干的固态量子光源的实现和工程化是实现片上和远程量子网络的关键。尽管15年多来付出了巨大的努力，但将这两个关键先决条件结合在一个具有潜在可扩展性的设备中仍然是一个重大挑战。在这里，我们报告的观察明亮和相干的单光子发射产生的脉冲，共振荧光条件下从一个单一的量子点（QD）确定性地集中在微柱腔器件通过低温光学光刻。QD荧光的亮度在与柱的基模共振时大大增强，导致$η=(74\pm4)~\%$的总体器件效率对于与$g^{(2)}(0)=0.0092\pm0.0004$一样纯的单光子发射。大的Purcell增强和共振泵浦条件的结合使我们能够观察到双光子波包重叠高达$ν=(88\pm3)~\%$
2015-12-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Automated tuning of double quantum dots into specific charge states using neural networks
虽然量子点处于量子器件技术的最前沿，但调整多点系统需要漫长的实验过程，因为需要精确控制多个参数。随着设备变得越来越复杂以及调整参数的数量增加，该过程变得越来越耗时并且难以手动执行。在这项工作中，我们提出了自动调谐的量子点量子比特的关键一步。我们引入了一种由机器学习驱动的算法，该算法使用少量粗粒度测量作为输入，并将量子点系统调谐到预先选择的电荷状态。我们训练和测试我们的算法上的GaAs双量子点设备，我们始终到达所需的状态或其紧邻。
2019-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
QDsim: A user-friendly toolbox for simulating large-scale quantum dot devices
本文提出QDsim，一个基于恒定相互作用模型和凸优化的大规模量子点器件电荷稳定性图模拟工具，为机器学习驱动的自动调谐算法提供高效的大规模数据集生成方案。
2024-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic assembly of a charged quantum dot-micropillar cavity device
发展未来的量子通信可能依赖于以确定性的方式设计光子和固态人工原子之间的腔介导相互作用的能力。在这里，我们报告了一组技术和实验的发展之间的确定性耦合的微柱腔和量子点trion跃迁的光学模式。我们首先通过面内磁场光谱确定带电跃迁，然后通过原位光刻将光腔模式调谐到其能量。此外，我们设计了一个非对称隧穿势垒，允许光捕获的电荷，辅助准共振泵浦方案，以控制其占用概率。我们通过共振荧光的二阶自相关测量来评估带正电荷的量子点的产生，并且通过测量设备作为单光子源的性能来评估这些自旋光子界面的光-物质相互作用的质量。
2020-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling the polarisation correlation of photon pairs from a charge-tuneable quantum dot
在一个可以控制量子点电荷态的装置中，研究了单个量子点中双激子衰变所发射光子的直线偏振之间的相关性。优化来自中性激子状态的发射使双激子衰减的操作效率最大化。这对于诸如纠缠光子的触发源的单点应用是重要的。随着器件上的偏压降低，发现两个光子之间的相关性急剧下降，因为带负电荷的激子的发射变得显著。寿命测量表明，电子自旋散射是可能的原因。
2007-06-06 quant-ph
The reverse flow and amplification of heat in a quantum-dot system
结果表明，当在两个不同统计分布函数描述的储层之间嵌入一个量子点时，通过调节量子点的能级和两个储层的化学势，可以实现热量的反向流动和放大.计算了量子器件的反向热流和放大系数。这种装置的新颖之处在于，热量的反向流动不需要外部驱动力，这种看似矛盾的现象并不违反热力学热力学定律。进一步阐明了量子器件具有一定的实际应用。例如，该设备可以用作微/纳米冷却器。此外，冷却器的性能特性，揭示了不同的分布函数。计算了冷却器在不同工况下的性能系数，给出了关键参数的优化选择准则。
2021-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bright electrically controllable quantum-dot-molecule devices fabricated by in-situ electron-beam lithography
自组织半导体量子点是一种近乎理想的二能级系统，在光子量子技术中具有很大的应用潜力。例如，它们可以在接近理想的量子光源中充当发射器。具有显著增加的功能性的耦合量子点系统潜在地具有更强的兴趣，因为它们可以用于容纳超稳定的单重态-三重态自旋量子比特，用于有效的自旋光子界面和用于确定性的光子2D簇态生成。我们实现了一个先进的量子点分子（QDM）器件，并表现出优异的光学性能。该器件包括基于pin二极管结构中的堆叠量子点的电可控QDM。利用电子束原位光刻技术将量子点模确定性地集成到具有圆形布拉格光栅的光子结构中。我们测量的光子提取效率高达（24 $\pm$ 4）%，与数值模拟吻合良好。QDM的耦合特性清楚地表明，由偏置电压依赖的光谱，也控制的QDM的轨道耦合和它们的电荷状态在定量上与理论一致。QDM器件显示出优异的单光子发射特性，具有$g^{(2)}(0) = (3.9 \pm 0.5) \cdot 10^{-3}$的多光子抑制。这些指标使得开发的QDM设备具有吸引力的构建模块，用于使用先进的纳米光子硬件的未来光子量子网络。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Multi-level charge fluctuations in a Si/SiGe double quantum dot device
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）
研究Si/SiGe双量子点器件中多级电荷波动的特性及其对器件性能的影响，通过模型比较确定最佳波动器模型并估计门电压灵敏度。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanoscale magnetic resonance spectroscopy using a carbon nanotube double quantum dot
量子传感利用量子力学和量子控制的基本特征来实现传感设备，在从基础科学到应用技术的广泛科学领域中具有潜在应用。最终目标是将前所未有的灵敏度与出色的空间分辨率相结合的设备。本文提出了一种基于碳纳米管双量子点的全电纳米级量子传感新平台。我们的分析表明，该平台可以实现的灵敏度，允许单分子磁共振光谱的实施，因此打开了一个有前途的集成芯片上的量子传感设备的路线。
2019-08-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid Charge Stability Diagram Generation from Device-level Modeling of Semiconductor Quantum Dots
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Joint Quantum Institute, University of Maryland（马里兰大学联合量子研究所）
本研究结合MDMM方法与自动调优程序，通过少量自洽模拟及FCI能量计算参数化哈伯德模型，低成本快速生成半导体量子点器件电荷稳定图，可扩展至多架构，与实验数据定性一致。
2026-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Impact of Small-Angle Scattering on Ballistic Transport in Quantum Dots
随着电子设备尺寸的减小，无序越来越影响性能。用于用电子填充器件的离子化掺杂剂是特别有问题的，导致诸如量子点的器件在每次冷却以供使用时的行为发生不可预测的变化。我们表明，一个量子点可以被用来作为一个高度敏感的探针的无序电位的变化，并通过去除离子化的掺杂剂和填充点静电，其电子性能变得可再现的高保真度后，热循环到室温。我们的工作表明，无序势对电子动力学具有重要的，甚至是主导的影响，对量子点中的“弹道”运输具有重要意义。
2012-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transport through an impurity tunnel coupled to a Si/SiGe quantum dot
实现硅中掺杂剂的可控耦合对于操作基于施主的量子比特器件至关重要，但由于施主束缚电子波函数的尺寸很小，因此很难实现。在这里，我们报告的特性的量子点耦合到一个本地化的电子态，我们提出的证据之间的量子点和本地化的状态可控耦合。一组通过该装置的传输测量使得能够确定局域态的最可能位置，这与量子点边缘附近的量子阱中的电子活性杂质一致。我们报告的实验是一致的栅极电压可控的隧道耦合，这是一个重要的构建块的混合施主和栅极定义的量子点设备。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
QCAD Simulation and Optimization of Semiconductor Quantum Dots
我们提出了量子计算机辅助设计（QCAD）模拟器，其目标是建模多维量子器件，特别是为量子比特（qubit）开发的硅多量子点（QD）。该有限元模拟器具有三个不同的特征：（i）其核心包含非线性泊松、有效质量薛定谔和组态相互作用求解器，这些求解器具有大规模并行能力以实现高模拟吞吐量，并且可以针对1D/2D/3D量子器件单独或自洽地组合运行;（ii）即使在接近零开尔文温度下，核心求解器也显示出优异的收敛性，这对于建模量子计算设备是至关重要的;以及（iii）它直接与全功能优化引擎Dakota接口。在这项工作中，我们描述了QCAD模拟工具的功能和实现，并展示了它如何通过电容计算来分析现有的实验QD设备，并帮助设计少电子多量子点。特别是，我们观察到计算的电容与实验大致一致，并且当量子点中的电子数量固定时，量子限制会增加电容。QCAD与Dakota优化器的耦合允许快速识别和改进可能表现出少电子量子点特性的器件布局。
2014-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid microwave-only characterization and readout of quantum dots using multiplexed gigahertz-frequency resonators
超导谐振器能够快速表征和读出介观量子器件。因此，找到仅使用谐振器在这样的设备上执行感兴趣的测量的方法具有很大的实际意义。我们报道了一个InAs纳米线多量子点器件的实验研究，通过探测GHz谐振器连接到设备。首先，我们展示了准确提取的直流电导测量的高频导纳。因为我们的技术不依赖于DC校准，所以它可能会减少半导体量子位器件中对DC测量的需求。其次，我们展示了多路复用栅极传感和微秒时间尺度上的电荷隧穿检测。色散谐振器位移的GHz检测允许快速获取电荷稳定性图，以及在一微秒内以高达15的信噪比解析器件中的电荷隧穿。我们的测量结果表明，GHz频率的谐振器可以作为一个通用的工具，快速调谐和高保真读出的半导体量子比特。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Voltage tunable quantum dot array by patterned Ge-nanowire based metal-oxide-semiconductor (MOS) devices
半导体量子点（QD）被认为是广泛的先进和新兴技术的主要单元，包括电子学、光电子学、光电子学和生物传感应用以及基于q比特的量子信息处理领域。这种量子点适合于几种新的器件应用，因为它们具有独特的性质，即限制载流子三维地产生离散的量子态。然而，在实践中实现这样的量子点表现出严重的挑战，关于其在阵列中的制造具有所需的可扩展性和可重复性以及在室温下对量子态的控制。在这种情况下，目前的工作报告的高度缩放的Ge纳米线（半径~25 nm）的垂直金属氧化物半导体器件，可以在室温下作为电压可调量子点的阵列的制造。这种纳米线中的电子在径向方向上经历几何限制，然而，它们可以通过调节所施加的偏压而被轴向限制，以便操纵量子态。这种电子的量子限制已经从在相对低的频率（200 kHz）下的室温电容-电压（C-V）特性中的阶跃状响应中得到证实。已经观察到每个这样的步骤包括占据~6个电子电荷的量化态的卷积。这种载流子限制的细节进行了分析，在目前的工作中，通过理论建模的非平衡格林函数（NEGF）形式主义的基础上的设备的输运特性。
2020-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
How NOT to build control-target gates in semiconductor quantum dots and beyond
University of Rochester（罗切斯特大学）；Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）
该研究针对半导体量子点器件架构无法高效实现CNOT等非对称控制-目标门的问题，提出异质双量子点器件蓝图，可在同位素纯化硅中实现单脉冲容错的100纳秒CNOT门。
2026-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-dependent wave packet simulations of transport through Aharanov-Bohm rings with an embedded quantum dot
我们已经进行了时间相关的波包模拟的现实Aharonov-Bohm（AB）设备与量子点嵌入在一个臂的干涉仪。AB环可以作为一个测量设备的固有的传输相位通过量子点，然而，必须注意在分析的干涉仪臂的结中的散射过程的影响。我们考虑一个谐波量子点，并显示如何达尔文-福克光谱出现作为一个独特的模式中的干涉条纹的AB振荡。
2017-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Many-body quantum interference route to the two-channel Kondo effect: Inverse design for molecular junctions and quantum dot devices
本研究针对分子结的广义量子杂质模型提出逆向设计策略，证明多体量子干涉可在简单4/5位点分子基团中实现两通道近藤临界点，且近藤温度极高，相关特征可实验观测。
2024-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Single-charge occupation in ambipolar quantum dots
我们通过电荷传感证明了硅中双极量子点的单电荷占据。我们已经在硅金属氧化物半导体异质结构中制造了双极量子点（QD）器件，该异质结构包括与单孔晶体管相邻的单电子晶体管。两个QD可以被调谐以同时感测另一个的电荷跃迁。我们进一步检测我们的双极器件的量子点的主动电荷传感的少电子和少空穴制度。
2020-01-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Site-controlled quantum dot arrays edge-coupled to integrated silicon nitride waveguides and devices
Tyndall National Institute（廷德尔国家研究所）；School of Physics, University College Cork（科克大学物理学院）
本文展示了在低温下将十个位控制砷化镓量子点阵列与十个硅氮化物单模波导阵列主动对准并边缘耦合，实现了高产率和规则的单光子源阵列。
2025-12-08 physics.optics quant-ph
Dual Operation of Gate-All-Around Silicon Nanowires at Cryogenic Temperatures: FET and Quantum Dot
本文研究栅极全环绕硅纳米线MOSFET在低至1.7 K下的电学特性，证明其可同时作为高性能晶体管和系统性形成量子点的平台，为硅自旋量子比特与经典控制电路共集成提供器件基础。
2023-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin digitizer for high-fidelity readout of a cavity-coupled silicon triple quantum dot
基于自旋的量子信息处理的一个重要要求是可靠和快速地读出电子自旋状态，允许反馈和纠错。然而，常见的读出技术通常需要额外的栅极结构，阻碍器件缩放或对感测量子点的调谐配置施加严格的约束。在这里，我们在三重量子点内操作一个在线电荷传感器，其中一个量子点耦合到微波腔，并用于读出其他两个量子点的电荷状态。由于电荷传感器的接近，我们观察到在$t_{\rm int}$ = 1 $μ$ s的积分时间处具有>450的功率信噪比的近数字传感器响应。尽管小的单重态-三重态分裂$\approx$ 40 $μ$ eV，我们进一步利用传感器测量单重态-三重态量子位的自旋弛豫时间，实现了平均单次自旋读出保真度> 99%。我们的方法能够实现高保真度的自旋读出，将最小的设备开销与半导体量子器件中的灵活量子位操作相结合。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimizing photon indistinguishability in the emission from incoherently-excited semiconductor quantum dots
大多数光量子器件需要确定性的单光子发射器。到目前为止，在固体状态下证明的方案意味着能量弛豫，这往往会破坏时间演化的相干性，并随之破坏光子的不可逆性。我们的理论研究集中在嵌入微腔中的半导体量子点。简单和一般的关系之间的光子不可逆性和收集效率。关键参数及其相互作用的识别为设备优化提供了明确的指示。
2005-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fabrication process and failure analysis for robust quantum dots in silicon
我们提出了一种改进的制造工艺，用于在Si/SiGe异质结构上重叠铝栅量子点器件，该工艺结合了低温栅间氧化、栅氧化物的热退火、片上静电放电（ESD）保护以及用于热预算考虑的优化互连工艺。该工艺减少了栅-栅泄漏、ESD损伤、铝的去湿以及器件互连中不期望的合金的形成。此外，横截面扫描透射电子显微镜（STEM）图像阐明了器件几何形状变化时有源区中的栅电极形态。我们发现，重叠的铝栅层均匀地符合他们下面的拓扑结构，独立的栅极几何形状，并确定关键尺寸的栅极几何形状，其中图案转移变得不理想，导致器件故障。
2020-09-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Optimal Control of the Operating Regime of a Single Electron Double Quantum Dot
双量子点器件受益于自旋和电荷量子位的优点，同时提供了减轻其缺点的方法。仔细的栅极电压调制可以赋予器件更大的类自旋或类电荷动力学，前者产生长的相干时间，后者产生高的电敏感性，用于电驱动的自旋旋转或与微波光子的相干相互作用。我们表明，使用GRatient上升脉冲工程（GRAPE）算法产生的最佳控制脉冲可以产生更高的保真度的操作制度转让比可以实现使用线性方法。
2022-08-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Automated long-range compensation of an rf quantum dot sensor
针对电荷传感器与量子器件紧邻导致的串扰影响读out灵敏度问题，提出一种补偿方法，允许在1 V x 1 V窗口内扫描栅极电压并保持贝叶斯优化器选择的传感器配置，为大型量子器件架构的自动化运行提供关键支持。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic implementation of a bright, on-demand single photon source with near-unity indistinguishability via quantum dot imaging
确定性技术使明亮和相干的固态量子光源的实施和工程成为可靠实现下一代量子器件的关键。这样的技术，充其量，应该允许人们在给定的处理时间内显着扩大所实现的设备的数量。在这项工作中，我们讨论了一个可能的技术平台，这样的缩放过程，依赖于应用纳米级量子点成像的支柱微腔架构，这有望结合非常高的光子提取效率和不可分割性。我们详细讨论了对准技术，并提出了一个选定的设备，具有强烈的Purcell增强发射输出的光学特性。该器件产生$η=(49\pm4)~\%$的提取效率，促进了具有$(94\pm2.7)~\%$不可吸收性的光子的发射。
2016-12-24 physics.optics quant-ph
Room Temperature Fiber-Coupled single-photon devices based on Colloidal Quantum Dots and SiV centers in Back Excited Nanoantennas
我们展示了一个重要的一步，在芯片上集成的单光子源在室温下工作的光纤耦合的定向量子发射器与背激发。方向性是通过混合金属-电介质靶心天线实现的，而反向激励是通过将发射器放置在靶心中心的亚波长孔处或孔中来实现的。总的来说，独特的设计使得能够从片上器件的背面直接激光激发，并且将高度准直的光子发射非常有效地耦合到低数值孔径（NA）自由空间光学器件或直接从前面耦合到光纤。为了展示该概念的多功能性，我们制造了包含胶体量子点或含纳米金刚石的硅空位中心的设备，这些设备使用两种不同的纳米定位方法精确地耦合到纳米天线。两种背激发装置在低至0.5的NA下显示约70%的前收集效率。此外，反向激发与前向低NA方向性的组合使得能够将发射的光子直接耦合到近端光纤中，而不需要任何耦合光学器件，从而促进并大大简化未来的集成。
2023-03-19 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Multi-harmonic Quantum Dot Optomechanics in fused LiNbO$_3$-(Al)GaAs hybrids
我们制作了一个声光半导体混合器件，用于单个量子发射器和表面声波的强光机耦合。我们的器件包括一个表面声波芯片由高压电铌酸锂$_3$和GaAs基半导体薄膜与嵌入层的量子点。采用多谐波换能器，我们产生的声波铌酸锂$_3$在很宽的范围内的射频。我们监测他们的耦合和传播的半导体膜在电学和光学域。我们证明了嵌入的量子点随着频率的增加而增强的光机械调谐。这种效果通过我们的装置几何形状的有限元建模来验证，并且归因于半导体膜内的声场的增加的局部化。对于中等高的声学频率，我们的模拟预测强大的光机耦合，使我们的混合器件非常适合于基于半导体的量子声学应用。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
