The Coulomb-interaction-induced breaking of the Aufbau principle for hole charging of InGaAs/GaAs quantum dots
D。Alberter等人，[Phys. Rev. Lett. 94，026808]在量子点的空穴充电谱中，当结果在S/P/D壳层系统的上下文中解释时-对于电子是典型的。我们报道了一个粒子间相互作用引起的Aufbau原理违反的例子，即使它被应用于单粒子Kohn-Luttinger本征态。本文研究了InGaAs/GaAs自组装圆柱形量子点中多个空穴的k-dot-p/组态相互作用。本征能量和本征向量的6个孔基态-以及相应的一个孔轨道职业-和讨论的背景下的Aufbau原则。PACS编号：73.21.La、81.07.Ta、71.70.Gm
2016-02-26 cond-mat.mes-hall
Imaging surface plasmon polaritons using proximal self-assembled InGaAs quantum dots
我们目前的光学调查的混合等离子体纳米系统组成的光刻定义的等离子体金波导或分束器的GaAs衬底耦合到近端自组装InGaAs量子点。我们设计了一种样品结构，使我们能够精确地调整量子点和样品表面之间的距离在纳米制造过程中，并证明了非辐射过程不起主要作用的分离下降到$\sim 10 nm$。聚焦在等离子体纳米结构的一端上的偏振激光束产生传播的表面等离子体激元，其继而在传播期间在GaAs衬底中产生电子-空穴对。这些自由载流子随后被表面下的量子点$\sim 25 nm$捕获，从而产生发光。光谱积分的量子点发光的强度用于对传播的等离子体激元模式成像。随着波导宽度从$5 μm$减小到$1 μm$，我们清楚地观察到在远端波导端的不同等离子体模式，使得它们能够在真实空间中直接成像。该成像技术应用于等离子体分束器，当相互作用长度$L_i$变化时，该等离子体分束器有助于确定两个分束器输出端口之间的分束比。对于激发能接近GaAs带边的$L_i\sim 9\pm1 μm$和$1 μm$宽波导，观察到$50:50$的分束比。我们的实验结果与波导和分束器的模式分布和时域有限差分模拟结果吻合得很好。
2014-05-26 cond-mat.mes-hall physics.optics
Two qubit conditional quantum logic operation in a single self-assembled quantum dot
单个半导体量子点的四能级激子/双激子系统充当两个量子比特寄存器。我们实验证明了激子双激子拉比旋转条件下的初始激子自旋在一个单一的InGaAs/GaAs点。这形成了光学选通的双量子比特受控旋转（CROT）量子逻辑操作的基础，其中使用控制激光器的偏振选择任意激子自旋作为目标量子比特。
2008-02-29 cond-mat.mes-hall
Dynamic vibronic coupling in InGaAs quantum dots
自组装InGaAs量子点中的电子-声子耦合在低光强下相对较弱，这意味着与声子边带相比，发射中的零声子线较强。然而，在声子边带内调谐的强光脉冲的存在下，与声学声子的耦合可以动态地增强。最近的实验表明，这种动态的电子振动耦合可以使人口反转时，实现与蓝移激光泵浦和快速退激发的反转状态与红色失谐。在本文中，我们证实了声子辅助泵浦过程的非相干性，并探讨了该机制的温度依赖性。我们还表明，蓝移和红移脉冲的组合可以创建和破坏激子的时间尺度内~20 ps的脉冲持续时间确定，并最终限制了声子热化时间。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall
Hole spin-flip transitions in a self-assembled quantum dot
在这项工作中，我们研究了单个自组装InGaAs/GaAs量子点中的空穴自旋翻转跃迁。我们使用8带$kp$模型找到了空穴波函数，并计算了基态塞曼二重态的声子辅助自旋弛豫速率。我们系统地研究了各种混合物和直接自旋声子机制引起的过渡率的重要性。我们表明，双轴和剪切应变构成主导的自旋混合耦合机制。然后，我们证明了如果量子点被应变减小层覆盖，空穴自旋寿命可以增加。最后，我们证明了自旋弛豫可以用一个有效的模型来描述。
2020-02-08 cond-mat.mes-hall
GHz bandwidth electro-optics of a single self-assembled quantum dot in a charge-tunable device
利用InGaAs量子点的光学响应，研究了嵌入在小型化电荷可调器件中的单个InGaAs量子点对GHz带宽电脉冲的响应。量子点的响应时间为1.0 \pm 0.1 ns的特点是通过几种不同的测量技术，演示GHz带宽的电气控制。此外，一种新的光学检测技术的基础上的共振电子-空穴对产生的杂交区域被用来充分映射所经历的量子点的电压脉冲，在这种情况下，显示一个简单的指数上升。
2011-11-25 cond-mat.mes-hall
High fidelity optical preparation and coherent Larmor precession of a single hole in an InGaAs quantum dot molecule
我们采用超快泵浦-探测光谱与光电流读出直接探测一个单一的，电可调的自组装量子点分子形成的垂直堆叠InGaAs量子点中的一个空穴自旋的动态。使用圆偏振皮秒脉冲在两个点中的一个中初始化具有定义的自旋配置的激子。时间依赖的自旋配置探测所产生的几个费米子复合物的自旋选择性光吸收。利用亚5 ps电子隧穿到另一个点的轨道激发态的优势，我们初始化纯度> 96%的单空穴自旋，即，远高于先前单点实验中所展示的。在横向磁场的测量监测的相干拉莫尔旋进的单孔自旋没有明显的损失自旋相干内的~300 ps的空穴寿命。因此，对于所有研究的磁场，空穴自旋初始化的纯度保持不变。
2012-04-26 cond-mat.mes-hall
Exchange interaction-driven dynamic nuclear polarization in Mn-doped InGaAs/GaAs quantum dots
我们研究了单个自组装InGaAs/GaAs量子点中的光自旋取向和动态核极化（DNP），其中Mn原子是一种磁性杂质，为中性受主A $^0$提供了有效的自旋$J=1$。我们发现在这种量子点中光生电子的自旋可以通过准共振圆极化激发有效地取向。然而，对于通过补偿与A $^0$的交换相互作用$Δ_e$的磁场而准简并的电子自旋能级，由于交换的各向异性部分而存在完全去极化。尽管如此，在大多数研究的量子点中，自旋极化的光电子产生明显的DNP，其随着纵向磁场而生长，直到临界场，在临界场处其突然消失。对于某些量子点，在不同的磁场下观察到这种DNP序列的几个副本。这种惊人的行为定性讨论的结果，不同的交换相互作用所经历的电子，驱动DNP率通过电子-核自旋触发器的能量成本。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall
Multiple Rabi rotations of trions in InGaAs quantum dots observed by photon echo spectroscopy with spatially shaped laser pulses
我们研究了自组装InGaAs量子点系综中强度依赖的光子回波中产生的拉比旋转。为了实现一个均匀的强度分布内的激发合奏，我们引入平顶强度分布的皮秒激光脉冲。这使我们能够克服拉比旋转的阻尼所施加的拉比频率的空间不均匀性的高斯激光分布。利用光子回波偏振仪，我们区分了激子和氚子系综的相干光学响应。在这里，我们证明了量子点的光致充电导致在共振激发下的中性量子点的数量显着减少，具有超过$\fracπ{2}$的区域的强光脉冲。当重聚焦脉冲的面积增加到5.5 $π$时，trion系综显示出稳健的拉比旋转。我们分析了剩余的拉比旋转衰减的理论模型的激发诱导退相，不均匀性的偶极矩，耦合到声学声子。后者被确定为主导机制，导致在所涉及的光脉冲的行动过程中的光学相干性的损失。
2022-09-20 cond-mat.mes-hall
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
Theoretical study of strain-dependent optical absorption in Stranski-Krastanov grown InAs/InGaAs/GaAs/AlGaAs quantum dots
本文对自组装量子点的光吸收进行了详细的理论研究。一个严格的原子应变模型，以及一个复杂的电子能带结构模型，用于确保在这些设备中的光学跃迁的准确预测。本文提出的优化模型能够重现的误差小于1 $\%$的实验结果。研究了入射光偏振态、合金摩尔分数、量子点尺寸和掺杂等因素对量子点的影响。面内偏振光吸收比垂直偏振光吸收更显著。增加应变控制层的摩尔分数导致较低的能隙和较大的吸收波长。令人惊讶的是，吸收波长对点直径的变化高度敏感，但对点高度的变化几乎不敏感。通过对影响光跃迁能量的各种因素的敏感性分析，解释了这种不可预测的行为。
2015-02-26 cond-mat.mes-hall
Magnetic field dependence of hole levels in self-assembled InAs quantum dots
InGaAs量子点中空穴的磁输运实验研究进展[D.放大图片作者：P. Zeitler，O. Wibbelhoff角Meier，A. Lorke和J.C. Maan，Phys. Rev. Lett. 94，026808（2005）]的结果进行了解释。在这个模型中不需要调用不完全的能量壳填充。我们归因于重空穴-轻空穴相互作用的关键作用进一步得到了单带局域自旋密度泛函计算的支持，该计算表明库仑相互作用不会引起任何不完整的空穴壳填充，因此不能解释实验磁场色散。
2005-08-01 cond-mat.mes-hall
Structural symmetry-breaking to explain radiative Auger transitions in self-assembled quantum dots
量子点的光谱通常由最低能量配置之间的基本跃迁主导。然而，辐射俄歇过程可以导致额外的红移发射线。这些谱线的起源是库仑相互作用和量子点中的电子破缺的结合。在本文中，我们提出的测量范围内的InGaAs/GaAs自组装量子点的辐射俄歇线，并使用紧束缚模型与配置相互作用的方法来解释它们的外观。在点中引入一个组分涨落簇，我们的计算结果与测量结果非常吻合。我们将我们的研究结果与群论解释的起源额外的发射线。我们的模型和结果提供了深入了解之间的相互作用的对称性破缺的量子点和辐射俄歇线的位置和强度。
2022-08-25 cond-mat.mes-hall
Biexciton recombination rates in self-assembled quantum dots
量子点中相互作用的电子-空穴对的辐射复合率受量子点中电子和空穴之间的量子关联的强烈影响。最近测量的双激子复合率在单一的自组装量子点已经发现的值跨越从两倍的单激子复合率的值远低于激子衰减率。本文发展了一种费曼路径积分公式，用于计算考虑热效应和多体效应的复合率。使用实空间蒙特卡罗积分，路径积分表达式的InGaAs/GaAs，CdSe/ZnSe，和InP/InGaP点的现实三维模型进行评估，包括各向异性的有效质量。根据大小，典型的点的辐射率位于强约束和中间约束之间的区域。结果比较有利的最近的实验和相关的点系统的计算。使用不相关的基组的配置相互作用计算被发现是严重限制在计算衰变率。
2005-12-23 cond-mat.mes-hall
Strong enhancement of heavy-hole Landé factor $q$ in InGaAs symmetric quantum dots revealed by coherent optical spectroscopy
本研究通过相干光谱发现对称自组装(In,Ga)As/GaAs量子点中价带翘曲导致大面内重空穴$g$因子，其影响超过重轻空穴混合机制，该效应产生的均匀磁场诱导光学各向异性为自旋量子器件实现提供前提。
2021-03-25 cond-mat.mes-hall
Effect of gallium termination on InGaAs wetting layer properties in droplet epitaxy InGaAs quantum dots
该研究结合光谱、寿命测量与透射电镜，揭示液滴外延 InGaAs 量子点中仍存在 InGaAs 浸润层，并证明预沉积 Ga 可使其发射波长显著蓝移直至与 GaAs 受主峰重合。
2022-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation of extremely slow hole spin relaxation in self-assembled quantum dots
我们报告的测量极其缓慢的空穴自旋弛豫动力学的自组装InGaAs量子点的小合奏。在每个点的最低轨道状态中光学地创建单独的自旋取向的孔，并且在使用自旋存储器设备的定义的存储时间之后读出。所得到的发光信号表现出明显的偏振记忆效应，该效应在长存储时间内消失。测量了空穴自旋弛豫动力学随外磁场和晶格温度的变化。我们表明，空穴自旋弛豫可以发生在非常长的时间尺度在强约束的量子点（高达~270 us），最近的理论预测。我们的研究结果得到了计算的支持，重现了观测到的磁场和温度的依赖关系。结果表明，在强限制量子点的空穴自旋弛豫是由于自旋轨道介导的塞曼能级之间的声子散射，在显着的对比，在更高的维度的纳米结构，它是有限的价带混合。
2008-02-25 cond-mat.mes-hall
Coulomb interaction signatures in self-assembled lateral quantum dot molecules
利用光致发光光谱研究了单个自组装InGaAs横向量子点分子的基态。我们沿着生长方向施加电压，使我们能够控制量子点分子的总电荷占有率。使用计算建模和实验分析相结合，我们分配所观察到的离散谱线的比荷分布。我们解释的动态过程，导致这些电荷配置通过电注入和光产生。我们的系统分析提供了证据的点间隧穿的电子在以前的理论工作中预测。
2012-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Narrow optical linewidths and spin pumping on charge-tunable, close-to-surface self-assembled quantum dots in an ultra-thin diode
我们展示了全电荷控制，窄的光学线宽，和光学自旋泵浦单个自组装InGaAs量子点嵌入在一个$162.5\,\text{nm}$薄二极管结构。量子点距离顶部GaAs表面仅$88\,\text{nm}$。我们设计并实现了一个p-i-n-i-n二极管，它允许量子点在接近零的外加偏压下单电子充电。在操作中，通过器件的电流非常小，从而导致低噪声。在共振荧光中，我们测量低于$2\,μ\text{eV}$的光学线宽，仅为变换极限的两倍。在法拉第几何中的磁场$0.5\,\text{T}$中观察到清晰的光自旋抽运。我们提出这种设计是理想的，以确保自组装量子点的优势-高度相干的单光子产生，超快的光学自旋操纵-在量子纳米光子学和纳米声子应用所需的薄二极管。
2020-10-08 cond-mat.mes-hall
Trion quantum coherence in site-controlled pyramidal InGaAs quantum dots
Department of Physics, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学物理系）；Sussex Centre for Quantum Technologies, University of Sussex（苏塞克斯大学苏塞克斯量子技术中心）；Tyndall National Institute, University College Cork（科克大学学院廷德尔国家研究所）
研究利用先进光学技术实现了金字塔形InGaAs量子点中三重态到基态的超快相干控制，展示了其在量子信息处理中的潜力。
2026-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipative preparation of the exciton and biexciton in a self-assembled quantum dot on picosecond timescales
脉冲共振荧光被用来探测单个自组装InGaAs量子点中的超快声子辅助激子和双激子制备。通过驱动系统使用大面积（$\geq10π$）近共振光脉冲，我们实验证明如何声子介导的耗散内的流形的修饰激子状态可以用来制备中性激子的保真度$\geq 70\%$。通过比较声子辅助制备与共振拉比振荡，我们表明，声子介导的过程提供了更高的保真度准备大的脉冲面积，是不太敏感的脉冲面积的变化。此外，通过相对于激子跃迁的激光失谐，我们绘制出激子耦合到体LA-声子连续谱的谱密度。类似的声子介导的过程，以促进直接双激子制备通过双光子双激子吸收，与结晶度$>80\%$。我们的结果被发现是在非常好的定量协议与模拟模型的量子点声子浴相互作用与布洛赫Redfield理论。
2014-09-21 cond-mat.mes-hall
Electro-elastic tuning of single particles in individual self-assembled quantum dots
研究了单轴应力对电荷可调器件中InGaAs量子点的影响。使用库仑阻塞和光致发光，我们观察到，单粒子能量（~ -0.5 meV/MPa）的显着调谐导致激子能量（+18至-0.9 micro-eV/MPa）在拉伸应力下的可变调谐。永久偶极子，库仑相互作用和精细结构分裂能量的适度调谐也被测量。我们利用可变激子响应来调谐同一芯片上的多个量子点进入共振。
2012-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coherent spectroscopy of a single Mn-doped InGaAs quantum dot
研究对单个空穴充电的Mn掺杂InGaAs量子点形成的三能级类V系统进行连续波相干光谱，观测到Autler-Townes分裂，并基于光学Bloch方程揭示量子干涉与自旋纯退相率。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exciton spin relaxation in InAs/InGaAlAs/InP(001) quantum dashes emitting near 1.55 μm
利用低温下的偏振分辨、时间分辨光致发光和光致发光激发光谱研究了InAs/In $_{0.53}$ Ga $_{0.23}$ Al $_{0.24}$ As/InP（001）量子点中激子的自旋和相关的光偏振。研究了高非共振和准共振光自旋抽运条件对量子点基态自旋极化和自旋记忆的影响。我们表明，自旋泵浦方案，利用介导的相干散射过程中的光-光学-声子，可以导致超过50%的偏振度。我们讨论了内在的不对称性的量子破折号的偏振度和它的时间演化的影响值的作用。
2018-07-24 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Spectroscopic signatures of many-body interactions and delocalized states in self-assembled lateral quantum dot molecules
横向量子点分子由至少两个紧密间隔的InGaAs量子点组成，排列使得连接量子点的轴垂直于生长方向。这些量子点复合物被称为分子，因为量子点之间的小间距预计会导致形成类似分子的离域态。我们提出了作为沿生长方向施加的电场的函数的整体和单个横向量子点分子的光谱。这些结果使我们能够表征横向量子点分子的能级结构以及带电和多体相互作用的光谱特征。我们提出的实验证据的存在下的第一个激发能壳层的电子的分子状离域态。
2011-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic limit to electron spin coherence in InGaAs quantum dots featuring strain-induced nuclear dispersion
限制在自组装量子点中的单个电子的塞曼分裂自旋态提供了光学可访问的自旋量子比特。对于III-V族材料，固态主体的核自旋提供了固有的噪声源，导致电子自旋退相时间为几纳秒。虽然在低磁场的电子自旋动力学的综合研究最近已经进行，什么限制在这些系统中的电子相干性仍然不清楚，部分原因是由于测量引起的动态极化的核浴的主导作用。我们发展了一种在不影响核环境的情况下获取量子点自旋态的全光学方法。我们使用这种方法来实现哈恩回波解耦，并达到由非均匀应变场耦合到核浴的四极矩的相干设置的内在限制。这些结果表明，电子自旋相干性的扩展超过这几微秒的限制，有必要减少应变诱导的四极加宽在这些材料。
2015-12-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quadrupolar induced suppression of nuclear spin bath fluctuations in self-assembled quantum dots
量子逻辑门（量子比特）中由于与周围环境相互作用而产生的退相干是量子信息技术实际实现的主要障碍。对于固态电子自旋量子比特，与核自旋的相互作用是主要问题。电子退相干的一个特别的、可理解的来源来自核自旋浴的退相干，由核-核偶极相互作用驱动。由于其多体性质，核退相干很难预测，特别是对于一类重要的应变纳米结构，其中核四极效应具有显着但很大程度上未知的影响。本文报道了对单个应变InGaAs/GaAs量子点核自旋池相干性的直接测量：核自旋回波相干时间T2在1.2 - 4.5 ms之间，基于这些T2值，我们证明了四极相互作用使应变量子点中的核涨落比晶格匹配的GaAs/AlGaAs结构慢得多。由于镓和铟合金化的原子无序效应，这种波动抑制对于砷核特别强。我们的研究结果表明，四极效应可以帮助解决设计可扩展的量子计算硬件的长期挑战：III-V族半导体自旋量子位可以被设计为具有无噪声的核自旋浴（以前只能在核自旋0半导体中实现，其中量子位网络互连和缩放具有挑战性）。
2014-03-21 cond-mat.mes-hall
The impact of hole $g$-factor anisotropy on spin-photon entanglement generation with InGaAs quantum dots
本文通过实验与建模揭示InGaAs量子点中重空穴g因子各向异性的起源，并证明可通过磁场角度和激发偏振调控空穴g因子，从而提升自旋-光子纠缠及簇态生成的性能。
2025-06-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear magnetic resonance inverse spectra of InGaAs quantum dots: Atomistic level structural information
自组装量子点包含了大量的原子信息，这些信息与其化学组成和生长历史有关。在存在四极核的情况下，如在InGaAs QD中，这大部分通过极性晶格内的应变与核的电四极矩之间的耦合遗传给核自旋。在这里，我们提出了一个计算研究最近推出的逆谱核磁共振技术，以评估其适用于提取这样的结构信息。我们观察到显着的化合物InAs和合金InGaAs量子点之间的光谱差异。这些都与当地的双轴和剪切应变，和当地的粘结配置。阳离子合金化起着至关重要的作用，特别是对砷核。不同核素的同位素谱线也有很大的不同：镓同位素的中心跃迁线宽度很窄，而砷和铟的中心跃迁线宽度要宽得多，并且彼此相对倾斜。分析了量子点内原子核电场梯度参数的统计分布。各种EFG轴向取向特性的后果进行了讨论。最后，抑制一阶四极移的可能性证明了通过简单地倾斜样品相对于静态磁场。
2014-11-20 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Absorptive and dispersive optical responses of excitons in a single quantum dot
我们确定了单个量子点的介电极化率的实部和虚部。该实验是基于观察和操作的瑞利散射在光子频率附近的光激子跃迁在单个自组装InAs和InGaAs量子点的共振。利用低温Fabry-Perot装置，结合差分透射和反射测量，研究了窄带激光场与量子点相干散射的弱电磁场之间的干涉。
2007-12-03 cond-mat.mes-hall
Manipulating exciton fine-structure in quantum dots with a lateral electric field
研究了横向电场作用下单个自组装InGaAs量子点中中性激子的精细结构。斯塔克位移高达1.5毫电子伏，线宽的增加，和光致发光强度的减少，观察到由于电场。研究表明，横向电场对单粒子波函数的主动操纵导致激子精细结构的分裂有很强的影响。值得注意的是，分裂可以在大值和零值之间进行调整。
2006-08-31 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
Theory of Polaron Resonance in Quantum Dots and Quantum-Dot Molecules
介绍了量子点和量子点分子中激子与光子和LO声子耦合的理论。由LO声子介导的激子在基态（亮）和激发态（暗或亮）之间的共振往返改变了衰变时间并产生拉比振荡。基态和激发态中粒子数的初始分布决定了振荡的振幅和频率。这种性质为存储在由QD或QDM制成的量子比特中的信息提供了可检测的签名，用于宽范围的温度T。我们的研究结果为最近实验报道的自组装InGaAs/GaAs QDM中T依赖性衰变的异常提供了解释。
2007-03-15 cond-mat.mes-hall
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
Voltage-controlled electron-hole interaction in a single quantum dot
利用高分辨激光光谱技术，在直接吸收实验中研究了束缚在单个自组装InGaAs量子点中的中性和带负电荷激子的基态。我们展示了各向异性的电子空穴交换相互作用如何依赖于激子电荷，并演示了如何用小的直流电压打开和关闭相互作用。此外，我们报告的激子带间跃迁在一个单一的量子点作为一个功能的电荷与和没有磁场的极化敏感分析。
2005-09-06 cond-mat.mes-hall
Nuclear Spin Switch in Semiconductor Quantum Dots
我们表明，通过照射InGaAs/GaAs自组装量子点与圆偏振光，原子的原子核构成的点可以被驱动到一个阈值制度，在其中无论是一个阈值样的增强或减少的本地核场可以产生高达3特斯拉通过改变光的强度。这种核自旋“开关”的激发功率阈值被发现依赖于外部磁场和电场。开关所示产生的强反馈的核自旋极化的动力学自旋转移从电子到原子核的点。
2006-09-15 cond-mat.mes-hall
Spin-selective optical absorption of singly charged excitons in a quantum dot
研究了场效应结构中InGaAs/GaAs自组装量子点的高分辨激光吸收光谱。我们的实验表明，带间光吸收的单电荷激子的下塞曼分支强烈抑制由于自旋（泡利）封锁的光学跃迁。在高磁场下，对上塞曼分支的光吸收主导吸收光谱。然而，我们发现，自旋封锁是不完全的，10%的泄漏仍然在高磁场。施加一个栅极电压，清空其驻留电子的点，关闭自旋封锁。这种效应在1.5 K和高达9特斯拉时观察到。
2005-09-06 cond-mat.mes-hall
Quadrupolar spectra of nuclear spins in strained InGaAs quantum dots
自组装量子点（QD）诞生于晶格失配的成分，其中应变起着不可或缺的作用。通过电四极耦合，应变影响磁环境，如核自旋所见。为了指导未来的单量子点核磁共振（NMR）以及动态核自旋极化实验，应变和四极场分布的原子洞察力。已经确定了QD的结构和组成概况的一些含义。量子点几何形状的高纵横比增强了四极相互作用。倾斜的界面引入双轴性和主四极主轴远离生长轴的倾斜;将镓混合到QD中的合金增强了这两个特征，同时降低了四极能量。关于NMR谱，法拉第和Voigt几何形状的调查，解开在第一位的非均匀加宽的延伸和外观的正常禁戒跃迁。此外，它表明，从NMR谱的主要延伸的合金的摩尔分数的单个QD可以推断。通过元素分辨的核磁共振强度，它被发现，在核有一个因素的五个优势超过那些作为。在外部磁场的存在下，四极和塞曼制度之间的边界线提取为1.5 T的In和1.1 T的As核。在这些值的核自旋去极化率得到最大化，由于非共线的长期超精细相互作用与一个居民电子在量子点。
2012-05-01 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Asymmetric optical nuclear spin pumping in a single uncharged quantum dot
在单个自组装InGaAs量子点中观察到一个高度非对称的动态核自旋抽运，中性激子跃迁的共振光抽运导致最大极化率为54%.这种动态的核极化被发现是更强的泵浦更高的能量塞曼状态。时间分辨测量使我们能够实时直接监测核自旋极化的建立，并定量研究该过程的动力学。发现所观察到的动态核极化对所施加的磁场的强烈依赖性，在特定的磁场下观察到泵浦效率的共振。我们开发了一个模型，充分考虑到所观察到的行为，其中泵的核自旋系统是由于超精细介导的中性激子流形的状态之间的自旋翻转转换。
2010-09-29 cond-mat.mes-hall
Forster signatures and qubits in optically driven quantum dot molecules
一种在固态器件中实现量子门操作的有趣方法是使用两个垂直耦合的自组装量子点（量子点分子（QDM））来实现光驱动量子门。我们提出了一个现实的模型，在强激光激发和施加电场下的InGaAs/GaAs量子点模型中的激子动力学。动力学通过Lindblad主方程的解获得。修饰的基态作为激光能量和施加的电场的函数的地图表现出丰富的结构，包括激子反交叉，允许识别相关的耦合。偶极-偶极Forster能量转移机制的光学特征表现为几个（空间）间接激子线的分裂。此外，我们建立了一个模型的激子量子比特旋转的绝热电场循环扫描到一个福斯特隧道制度，诱导水平反交叉。所提出的量子位表现出拉比振荡之间的两个明确定义的激子对作为在反交叉的停留时间的函数。
2007-08-16 cond-mat.mes-hall
Cavity quantum electrodynamics with charge-controlled quantum dots coupled to a fiber Fabry-Perot cavity
我们证明了一个单一的自组装InGaAs量子点和外部光纤镜为基础的微腔之间的非微扰耦合。我们的研究结果扩展了以前实现的可调微腔，同时确保空间和光谱之间的重叠腔模式和发射器，同时允许确定性的量子点的电荷控制。利用共振光谱，我们表明，耦合量子点腔系统是在强耦合的开始，与合作的参数为2。我们的研究结果是实现高效率固态自旋光子界面的一个里程碑。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mutual Coupling of two Semiconductor Quantum Dots via an Optical Nanocavity Mode
我们提出了一个实验和理论研究的系统组成的两个空间分离的自组装InGaAs量子点强耦合到一个单一的光学纳米腔模式。由于其不同的尺寸和成分分布，这两个量子点表现出明显不同的DC斯塔克位移。这使得我们能够在偏压变化时将它们调谐到彼此相互谐振和光子晶体纳米腔模式。光致发光测量显示在双反交叉期间的特征三重峰，这是三个量子态的相干耦合系统的清晰特征。我们拟合了耦合系统的发射光谱的整个集合的理论，并且能够调查两个量子点之间通过腔模式的耦合，以及当它们从腔模式失谐时两个量子点之间的耦合。我们认为，由此产生的量子V-系统可能是有利的，因为可以避免由于腔模的非相干损耗引起的失相。
2010-07-12 cond-mat.mes-hall
Few-second-long correlation times in a quantum dot nuclear spin bath probed by frequency-comb NMR spectroscopy
光谱学中的一个关键挑战是不均匀加宽，它掩盖了均匀的光谱线型和潜在的相干动力学。在光谱学中使用了多种技术，包括四波混频和光谱烧孔，而在核磁共振（NMR）中，自旋回波是抵消不均匀性的最常用方法。然而，自旋回波和其他序列中使用的高功率脉冲经常产生虚假的动力学，掩盖了在量子信息应用中起关键作用的微妙的自旋相关性。在这里，我们开发的NMR技术，使相关时间的波动，在一个核自旋池的个别量子点进行探测。这是通过使用频率梳激励来实现的，频率梳激励允许测量均匀的NMR线形，避免了高功率脉冲。我们发现核自旋相关时间超过1秒的自组装InGaAs量子点-四个数量级以上的无应变III-V族半导体。观察到的核自旋涨落的冻结为设计具有良好理解的、高度稳定的核自旋浴的量子点自旋量子比特开辟了道路。
2015-06-14 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
Resonant two-laser spin-state spectroscopy of a negatively charged quantum dot-microcavity system with a cold permanent magnet
本文提出低温兼容的紧凑型 SmCo 永磁体，在 5 K 下产生 475 mT 面内磁场，并结合高精细度双折射微腔实现 InGaAs 量子点的单、双激光自旋态光谱与操控。
2023-03-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broadband Purcell enhanced emission dynamics of quantum dots in linear photonic crystal waveguides
研究了GaAs光子晶体波导中自组装InGaAs量子点的自发发射动力学。对于一个合奏的点耦合到波导中的导模，我们报告空间，光谱和时间分辨的光致发光测量，检测垂直于平面的光子晶体。对于与波导模式共振发射的量子点，与晶片的未处理区域中的点相比，观察到光致发光强度的~ 21倍增强。这种增强可以追溯到Purcell增强的量子点发射到波导的漏模和导模中，具有高达~4x的中等Purcell因子。发射到导模被示出为在几微米内被有效地散射出波导，有助于面外发射，并且允许使用光子晶体波导作为用于表面发射二极管或单光子源的宽带、效率增强结构。
2012-05-07 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coupling Quantum Dots to Elastic Waves in a Phononic Crystal Waveguide
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Münster（明斯特大学）
研究通过模拟量子点与声子波导中声子模式的耦合，揭示了应变和压电效应的耦合机制及量子点响应特性。
2026-01-20 cond-mat.mes-hall
A dark-field microscope for background-free detection of resonance fluorescence from single semiconductor quantum dots operating in a set-and-forget mode
光学活性量子点，例如自组装InGaAs量子点，是潜在的优秀单光子源。使用共振激发而不是非共振激发，单光子的保真度得到了很大的改善。对于共振激发，挑战在于区分共振荧光和散射激光。我们已经通过创建基于偏振的暗场显微镜来测量低温下单个量子点的共振荧光来应对这一挑战。我们实现了对散射激光的抑制超过10^7倍，并实现了共振荧光的无背景检测。相同的光学设置在920-980 nm的整个量子点发射范围内并且也在高磁场中操作。主要的发展是出色的长期稳定性：一旦建立了暗场点，显微镜可以在不对准的情况下运行数天。的显微镜的机械和光学设计，以及示例性的共振荧光光谱结果对个别量子点，以强调显微镜的优异性能。
2013-03-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Scalable Quantum Photonic Platform Based on Site-Controlled Quantum Dots Coupled to Circular Bragg Grating Resonators
该研究提出了一种基于位控制量子点与圆布拉格光栅谐振器的可扩展量子光子平台，实现了高精度空间对齐和高效光子提取，展示了在量子光学中的应用潜力。
2025-12-13 cond-mat.mes-hall
Quantum computing by optical control of electron spins
综述了通过光学控制量子点中电子自旋实现大规模量子计算的进展和面临的主要挑战。相关系统包括III-V或II-VI族化合物半导体（例如InGaAs和CdSe）的自组装QD、化合物半导体量子阱中的单层波动QD以及固体中的杂质中心，例如硅中的P-施主和金刚石中的氮空位中心。讨论了电子自旋量子比特的退相干问题，评述了各种解决退相干问题的方案。我们提出了由几个量子位组成的局部节点的设计，这些量子位可以单独寻址和控制。通过光子结构（微腔和波导）连接远程分离的局部节点，形成大规模分布式量子系统或量子网络。量子网络的操作包括单电子自旋的光学控制、局部节点中两个自旋的耦合、量子点中静止自旋量子比特与波导中飞行光子量子比特之间的光学控制量子接口、自旋量子比特的快速初始化以及量子比特特定的单次非破坏性量子测量。快速量子比特初始化可以通过经由声子或光子浴选择性地增强某些熵转储通道来实现。单次量子测量可以通过集成光子网络原位实现。讨论了量子非破坏测量与大规模量子计算的关系。为了说明该方法的可行性和需求，本文以Shor算法分解15为例，对该方法的资源进行了估计。
2010-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Incorporation of random alloy GaBi$_x$As$_{1-x}$ barriers in InAs quantum dot molecules (I): energy levels and confined hole states
自组装InAs量子点（QD）具有长的空穴自旋相干时间，并且适合于光学控制方案，长期以来一直被探索作为量子位架构的构建块。一种这样的设计包括垂直堆叠两个QD以创建一个量子点分子（QDM），并使用“类分子”耦合空穴态的自旋混合特性进行全光学量子比特操纵。在这篇文章中，两篇论文中的第一篇，我们介绍了在两个点之间的势垒区域中掺入稀GaBiAs合金。预期GaBiAs通过提高势垒价带边缘和自旋轨道分裂来增加量子位操作所需的分子状态的自旋混合。使用原子紧束缚模型，我们计算的性质GaBiAs和空穴状态时出现的合金被用于在InAs QDM的障碍的修改。原子处理是必要的，以正确地捕捉非传统的合金效应，如带反交叉价带。它还允许合金的构型变化和聚集效应的研究。我们发现，在InAs量子点与GaBiAs interdot势垒，电子状态没有强烈的影响，列入Bi。然而，空穴态对势垒中Bi的存在和配置更加敏感。通过独立研究合金引起的应变和Bi和As轨道的电子散射，我们得出结论，在低Bi浓度下QDM空穴态能量的初始增加是由合金引起的应变引起的。我们进一步发现，在较高的Bi浓度的QDM空穴能量的下降，只能被解释时，合金应变和轨道效应被认为是。在我们的第二篇文章中，我们使用这里开发的理解来讨论合金势垒如何有助于增强空穴自旋混合以及对QDM量子位架构的影响。
2019-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
