Three-photon excitation of quantum dots with a telecom band ultrafast fiber laser
我们演示了三光子激发量子点与锁模光纤激光器在电信波段工作。我们比较光谱和强度依赖性的荧光从一个和三个光子激发的市售的640 nm的量子点，使用372 nm的二极管激光器的单光子激发和116 fs的脉冲从锁模光纤激光器的中心波长为1575 nm的三光子激发。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
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
Ultrafast Dynamics of Carrier Multiplication in Quantum Dots
提出了半导体量子点中载流子倍增超快动力学的量子动力学方法。我们研究了电子子带占据和时间分辨光学发射光谱中的潜在动力学，重点是光-物质和库仑相互作用之间的相互作用。我们发现之间的过渡性质不同的行为的载流子倍增，这是由相互作用引起的时间尺度和激发光脉冲的脉冲持续时间的比率控制。在短时间尺度上，即，在带内弛豫之前，这开启了检测载流子倍增的可能性，而不需要测量（多）激子寿命。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Ultrafast optical rotations of electron spins in quantum dots
在比相干时间短得多的时间尺度上对量子比特进行相干操纵是量子信息处理的关键前提。量子点（QD）中的电子自旋对于量子比特的实现特别有吸引力。近年来，已经开发了用于自旋初始化和读出的有效光学方法。已经证明了微秒范围内的自旋相干时间，因此非常希望通过皮秒光脉冲进行自旋控制。然后，可以执行大量的自旋旋转，同时保持相干性。剩下的一个主要挑战是以高保真度演示这种旋转。在这里，我们使用的量子点电子自旋的系综聚焦成少数的进动模式的磁场通过周期性的光泵。我们证明了超快的光学旋转的自旋在皮秒时间尺度上的任意轴使用激光脉冲作为控制领域。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall
Ultrafast, polarized, single-photon emission from m-plane InGaN Quantum Dots on GaN nanowires
我们展示了嵌入在GAN纳米线侧壁上的自组装m面InGaN量子点（QD）的单光子发射。结合电子显微镜，阴极射线发光，时间分辨微PL和光子自相关实验给出了一个全面的量子点的结构和光学性能的评估。量子点在100 K温度下表现出反聚束发射，在5 K温度下测得的自相关函数为g^2（0）= 0.28（0.03）。对统计上显著数量的QD的研究表明，这些m-平面QD表现出非常快的辐射寿命（260 +/-55 ps），这表明比先前报道的任何c-平面和a-平面QD都更小的内部场。此外，观察到的单光子几乎完全线性偏振，垂直于晶体学c轴，线性偏振度为0.84 +/- 0.12。这种InGaN量子点纳入纳米线系统满足许多要求的实施到量子信息系统，并可能打开大门，全新的设备概念。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ultrafast optical control of entanglement between two quantum dot spins
两个量子比特之间的相互作用使纠缠成为可能，这种两粒子相关性是量子信息科学的核心。在半导体量子点中，许多工作集中在使用光学技术演示单自旋量子比特控制。然而，两个自旋量子比特的纠缠的光学控制仍然是从单个量子比特扩展到成熟的量子信息平台的主要挑战。在这里，我们将垂直堆叠量子点的进展与超快激光技术相结合，以实现对两个电子自旋纠缠态的光学控制。每个电子都在一个单独的InAs量子点中，自旋通过隧穿相互作用，其中隧穿速率决定了纠缠操作的执行速度。这里实现的双量子位门速度比其他系统快一个数量级。这些结果证明了光控量子点自旋在多量子比特系统中的可行性和优势。
2010-07-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast optical generation of coherent phonons in CdTe1-xSex quantum dots
我们报告的相干光学声子的脉冲产生嵌入在玻璃基质中的CdTe 0.68Se 0.32纳米晶体。利用飞秒激光脉冲进行泵浦探测实验，通过调节激光中心能量使其与纳米晶体的吸收边共振。我们确定两个纵向光学声子，一个纵向声学声子和第四模式的混合横-横性质。作为激光中心能量的函数的光学声子的振幅表现出共振，该共振由基于脉冲受激拉曼散射的模型很好地描述。相干声子的相位揭示了不同模式之间的耦合。在低功率密度激发下，光学相干声子的频率偏离从自发拉曼散射获得的值。这种行为归因于电子杂质状态的存在下，修改的介电函数，从而，红外活性声子的频率。
2003-10-20 cond-mat.mes-hall
Ultrafast symmetry control in photoexcited quantum dots
该研究揭示了胶体铅硫族化物量子点在皮秒尺度上由光激发载流子驱动的可逆对称性变化，提出了一种在超快时间尺度上光学控制纳米系统对称性的新方法。
2024-08-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast supercontinuum spectroscopy of carrier multiplication and biexcitonic effects in excited states of PbS quantum dots
利用超快光谱分辨超连续谱瞬态吸收（SC-TA）研究了PbS量子点中多激子的布居动力学。我们同时探测的前三个激子跃迁在一个广泛的光谱范围。瞬态光谱表明，在1S_h-1S_e跃迁中存在一级吸收漂白，在1P_h-1P_e跃迁中存在二级吸收漂白和光诱导吸收带。我们还报道了单光子禁戒1 S_{h,e} -1 P_{h,e}跃迁的证据。在低吸收光子数（~ 10^-2）的限制下，在泵浦能量为半导体带隙的2 ~ 4倍时，我们通过对一阶和二阶漂白的分析，研究了载流子倍增（单个吸收光子的多激子）的特征< N_{abs} >。的多激子产生效率进行了讨论，无论是在宽带全球拟合和早期到长时间的瞬态吸收信号之间的比率。布居动力学分析表明，由于双激子布居的漂白峰相对于单个激子的红移，表明正的结合能。
2011-12-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Ultrafast spin initialization in a gated InSb nanowire quantum dots
提出了一种快速、精确的静电量子点中单个电子自旋初始化方法。该点是在纳米器件中创建的，该纳米器件由催化生长的锑化铟（InSb）纳米线和附近的栅极组成，控制电压施加到该栅极。首先，我们将任意自旋的单个电子插入导线。自旋的操作使用由电场引起的Rashba自旋-轨道相互作用来执行。首先，施加到横向栅极的单个电压脉冲用于将电子波包分裂成具有相反自旋取向的两个部分。接下来，施加到其余栅极的另一电压脉冲使两个部分的自旋在相反方向上旋转$π/2$。这样，最初相反的自旋部分最终指向相同的方向，沿着量子线的轴。因此，我们在预定义的方向上设置自旋，而不管其初始方向。这是在小于$60\,\mathrm{ps}$的时间内实现的，而不使用微波、光子或外部磁场。
2018-12-22 cond-mat.mes-hall
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
Tunable Ultrafast Dynamics of Antiferromagnetic Vortices in Nanoscale Dots
本文提出在重金属包围的反铁磁纳米点中利用界面DMI稳定THz频段涡旋态，并通过反铁磁连接实现涡旋间相干耦合，为高密度存储、超快逻辑器件和THz信号发生器提供新途径。
2024-04-28 cond-mat.mes-hall
Optically controlled phase gate for two spin qubits in coupled quantum dots
我们提出了一个可行的方案，在相邻的自组装量子点中的两个传导电子自旋量子比特之间实现光控相位门。点之间的相互作用是介导的隧穿的价空穴状态，这是激活，只有通过施加正确的偏振和频率的激光脉冲。结合空穴隧穿和泡利阻塞效应，我们得到了两个量子点的条件动力学，这是我们门操作的本质。我们的研究结果与最近一代垂直堆叠自组装InAs量子点明确相关，并表明通过避免意外动力学的设计，理论上可以在10 ps范围内实现门，保真度超过90%。因此，我们的提议为量子点中的超快量子逻辑的演示提供了一条可行的途径。
2015-05-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Information Processing in Nanostructures
半导体量子点与超快光谱技术集成是构建用于量子信息处理的可扩展架构的主要候选者。在这篇综述论文中，我们调查了目前的理论建议有关的纳米结构量子比特及其相互作用的全光控制。这些方案提供了潜在的超快光学操作的量子信息的时间尺度内的相干时间。
2004-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Size-Limited Room Temperature Single-Photon Emission from Sidewall-Treated Fractional Dimension InGaN Quantum Dots: Determined by Density-of-States-Corrected Ultrafast Carrier Dynamics and Improved Signal-to-Noise Ratio
Technical University of Berlin（柏林工业大学）
研究通过化学和光电化学蚀刻制备的InGaN量子点实现了室温单光子发射，探讨了量子点尺寸对载流子动力学和信噪比的影响，揭示了量子点表面处理对单光子纯度的提升机制。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fluctuation properties of acoustic phonons generated by ultrafast optical excitation of a quantum dot
从理论上研究了超快光激发下半导体量子点中声学声子的涨落特性。利用单个超快脉冲的激发产生限于量子点的激子，该激子耦合到纵向声学声子。这导致极化子在量子点中的形成，伴随着声子波包的发射。我们发现，晶格位移的波动与波包后，一个单一的激光脉冲激发与激子跃迁共振的波动总是大于各自的真空值。用第二个脉冲操纵激子可以导致波动降低到真空极限以下，这意味着声子被压缩。结果表明，波包的压缩特性强烈地依赖于两个激光脉冲之间的相对相位和时间延迟。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall
Ultrafast nonlocal control of spontaneous emission
固态腔量子电动力学系统将形成未来量子网络的可扩展节点，允许存储，处理和检索量子比特，其中需要实时控制腔中的辐射相互作用以实现高效率。在这里，我们展示了在耦合腔系统中的真空场的动态成型，以实现超快的非局域调制的自发发射的量子点在光子晶体腔，在~200 ps的时间尺度上，远远快于他们的自然辐射寿命。这开辟了超快控制的基于半导体的腔量子电动力学系统的应用在量子接口和一类新的超快激光器的基础上的纳米光子腔的方式。
2013-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Exciton-LO-phonon dynamics in InAs/GaAs quantum dots: Effects of zone-edge phonon damping
从理论上研究了InAs/GaAs量子点中激子-LO-声子系统在超快光激发后的动力学行为。分析了非简谐声子阻尼的影响及其与声子色散的相互作用。在吸收谱和时间演化中突出了带边衰减过程的特征，为声子非谐效应的实验研究提供了一种可能的途径。
2005-07-04 cond-mat.mes-hall
Quantum phase transitions and cat states in cavity-coupled quantum dots
研究腔耦合双量子点系统，发现腔诱导的铁电量子相变可为连续或不连续，且强耦合下基态和第一激发态为压缩薛定谔猫态，为半导体实现高保真度量子比特提供平台。
2024-08-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast and Electrically Tunable Rabi Frequency in a Germanium Hut Wire Hole Spin Qubit
本研究报道了锗空穴自旋量子比特中拉比频率可通过失谐能量和栅极电压电调谐，并实现超过1.2 GHz的超快速度，证明了强自旋轨道相互作用，对半导体量子计算有重要意义。
2023-04-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Floquet engineering of excitons in semiconductor quantum dots
在周期性驱动量子系统的Floquet理论中，我们证明了高频电磁场可以作为控制半导体量子点（QD）激子性质的有效工具。它示出，特别是，该领域都降低了激子结合能和动态稳定的激子，增加其辐射寿命。所发展的理论可以作为超快方法的基础，通过高频场调谐基于量子点的光子发射器的光谱特性。
2022-04-13 cond-mat.mes-hall
Theory on the Ultrafast Manipulation of Electron Spin by Optical Means
基于多粒子态受激拉曼绝热通道方法，对量子阱中电子自旋的超快光学操纵进行了全面的理论研究。除了证实实验结果[Science { \bf 292}，2458（2001）]之外，我们改进了光脉冲诱导的有效磁场的表达式，与通过常规的单粒子ac-斯塔克位移获得的表达式相比。对空穴自旋弛豫效应的进一步研究表明，当空穴自旋弛豫相对较快时，非掺杂量子阱中电子自旋的相干光学操纵会变差，而掺杂系统中的相干控制对退相干的抑制作用相当强.本研究结果对量子点的影响也将被讨论。
2006-02-08 cond-mat.mes-hall
Nanoantenna enhanced radiative and anisotropic decay rates in monolayer-quantum dots
纳米天线增强胶体量子点的超快发射是快速量子通信所必需的。这种器件的片上集成需要可扩展的高吞吐量技术。报道了利用自组装光刻技术在致密的CdSe量子点单层上制备金纳米棒天线的方法。我们证明了共振和非共振金纳米棒天线增强辐射和各向异性衰减。大量的模拟解释了衰减率的机制和天线在随机和紧凑的单层量子点中的作用。这项研究可能会在量子点显示和量子通信设备中找到应用。
2016-09-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Hole spin qubits in thin curved quantum wells
空穴自旋量子比特是可扩展量子计算机的前沿平台，因为它们具有大的自旋轨道相互作用，可以在低功耗下实现超快全电量子比特控制。迄今为止，最快的自旋量子位被定义在具有两个紧密限制方向的长量子点中，当驱动场与平滑方向对齐时。然而，在这些系统中，量子比特的寿命受到电荷噪声的强烈限制，这是空穴量子比特中的一个主要问题。我们在这里提出了一种不同的，可扩展的量子位设计，与平面CMOS技术兼容，其中孔被限制在由硅包围的弯曲锗量子阱中。这种设计充分利用了空穴的强自旋-轨道相互作用，同时抑制了各种配置中的电荷噪声，从而实现了高度相干的超快量子位门。虽然在这里我们专注于Si/Ge/Si弯曲量子阱，但我们的设计也适用于不同的半导体。引人注目的是，这些设备允许超快操作，即使在短量子点通过横向电场。这种额外的驱动机制放松了苛刻的设计约束，并开辟了一种新的方式来可靠地将单个量子点中的自旋量子比特与微波光子连接起来。通过考虑最先进的高阻抗谐振器和现实的量子位设计，我们估计相互作用强度为几百MHz，大大超过了自旋和光子的衰减率。在空穴自旋量子比特中达到这样一种强耦合机制将是实现远距离量子比特之间高保真纠缠操作以及快速单次读出的重要一步，并将为实现大规模半导体量子处理器铺平道路。
2022-04-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear optical response of hole-trion systems in quantum dots in tilted magnetic fields
本文从理论上讨论了p掺杂量子点系综在与面内组态稍有倾斜的磁场中的四波混频光谱。我们用密度矩阵形式描述了系统的演化。在相干超快光驱动的极限下，我们得到了单系统动力学和非均匀加宽系综响应的解析公式。结果进行了比较，以前研究的时间分辨克尔旋转光谱相同的系统。我们表明，克尔旋转和四波混频光谱产生互补的自旋动力学（进动和阻尼）的信息。
2010-09-11 cond-mat.mes-hall
Pushing down the lateral dimension of single and coupled magnetic dots to the nanometric scale: characteristics and evolution of the spin-wave eigenmodes
单层或多层的平面磁性纳米元件被用于各种当前或即将到来的自旋电子和/或ICT器件中，例如读取头、磁性存储器单元、自旋扭矩纳米振荡器、纳米磁性逻辑电路、磁振子晶体和人工自旋冰。在过去的十年中，基本磁性成分的横向尺寸已经被压缩到几十纳米，但它们仍然比组成材料的交换相关长度大一个数量级。这意味着自旋波本征模的频谱，发生在GHz范围内，是相对复杂的，不能在一个简单的宏观自旋近似描述。另一方面，需要详细了解动态谱来理解或预测器件的关键特性。通过这篇重点综述，我们旨在分析和合理化磁性纳米点的本征模谱的特征，特别注意以下关键点：（i）考虑和比较平面内和平面外磁化方向的情况，以及单层和多层点的情况，以证明相似性和差异性，并建议统一命名和标签制度;（ii）强调当磁点的横向尺寸从几百纳米压缩到几十纳米时光谱的演变，如在当前设备中，重点讨论了面内磁化点的软模的出现和基模空间局域化的变化;（iii）将分析从孤立单元扩展到点的孪生，以及偶极相互作用点的密集阵列，显示单个单元特有的离散本征模如何在通过阵列传播的自旋波的有限宽度频带中变换。
2019-08-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Ultrafast spectral diffusion measurement on nitrogen vacancy centers in nanodiamonds using correlation interferometry
光谱扩散是窄谱线发射波长的随机跳跃现象。这种现象是固态量子发射体如量子点、分子或金刚石缺陷中心在集成量子光学技术中应用的主要障碍。在这里，我们提供了进一步的洞察纳米金刚石中的单氮空位中心的零声子线的光谱扩散的潜在过程，通过使用一种新的方法，基于光子相关干涉。该方法的工作，虽然光谱扩散率是几个数量级高于光子检测率，从而提高了六个数量级的纳米金刚石的先前实验的时间分辨率。我们研究了非共振激发下光谱扩散速率对激发功率、温度和激发波长的依赖性。我们的研究结果提出了一种策略，以增加钻石纳米晶体发射的光谱难以区分的光子的数量。
2012-11-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum dynamics in electron-nuclei coupled spin system in quantum dots: Bunching, revival, and quantum correlation in electron-spin measurements
我们研究了量子点中电子-核耦合自旋系统的量子动力学，阐明了通过连续电子自旋测量引起的量子关联的基本特征。这种量子关联导致了有趣的现象，如电子自旋测量结果的聚束和任意初始电子自旋态的复活。核自旋系统也受到量子关联的影响，实际上通过条件测量或后选择被压缩。通过计算核自旋系统纯度的增加证实了这种压缩。因此，连续的电子自旋测量提供了一个概率方法来挤压核自旋系统。这些新的特性不仅适用于双量子点被一对电子占据的情况，而且适用于单个量子点被单个电子或一对电子占据的情况。
2008-01-11 cond-mat.mes-hall
Controlled Coherent Coupling in a Quantum Dot Molecule Revealed by Ultrafast Four-Wave Mixing Spectroscopy
Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；School of Physics, Trinity College Dublin（都柏林三一学院物理学院）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Wrocław University of Technology（弗罗茨瓦夫理工大学）；Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Universität Paderborn（帕德博恩大学）；Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
该研究利用超快四波混频光谱首次实现了量子点分子中受控相干隧道耦合的观测，揭示了三重态过渡的量子相干性及耦合机制。
2023-04-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrafast all-optical switching by single photons
量子光学的一个突出目标是在单光子水平上实现快速光学非线性。这种非线性将允许实现具有新功能的光学器件，例如单光子开关/晶体管或受控相位门，这可能构成未来量子光学技术的基础。虽然单发射极水平的非线性光学效应已经在不同的系统中得到了证实，包括耦合到法布里-珀罗或环形微腔的原子，带状线谐振器中的超导量子比特或纳米腔中的量子点（QD），但迄今为止这些实验都没有证明超快时间尺度上的单光子开关。在这里，我们表明，在一个强耦合的量子点腔系统的存在下，一个基本的极化激元过渡的单光子可以打开光散射的过渡从第一到第二Jaynes-Cummings流形的切换时间为20 ps。作为一个额外的设备应用，我们使用这种非线性来实现单光子脉冲相关器。我们的量子点腔系统可以形成未来的高带宽光子网络在量子制度的构建块。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum-Probe Field Microscopy of Ultrafast Terahertz Excitations
微观场的快速演化控制着凝聚态物质中的大多数元激发，并以越来越高的频率驱动微电子电流。然而，除了标称的“射频“之外，获得当地电波形仍然是一个挑战。几种成像方案解决了亚波长场多太赫兹（THz）频率-包括扫描探针技术，电光采样或最近的超快电子显微镜。然而，对样品几何形状、采集速度和最大场的各种约束限制了应用。在这里，我们介绍了无处不在的远场显微镜的超快局部电场的基础上滴铸量子点探针。我们的方法，被称为量子探针场显微镜（QESTA），结合了可见光光子的荧光成像与相位分辨采样的电场深深的亚波长制度。我们捕捉频闪电影的本地化和传播超快太赫兹激发亚皮秒的时间分辨率。该方案采用场驱动调制的光吸收胶体量子点通过量子限制斯塔克效应，可通过远场发光。该QNDO方法是兼容强场样品激发和亚微米分辨率-引入一个路线，在操作过程中的有源纳米结构的超快场成像。
2021-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Magnetism in one-dimensional quantum dot arrays
本文采用局域自旋密度近似下的密度泛函Kohn-Sham方法，研究了准一维少电子量子点周期阵列的电子结构和磁性.在晶格常数较小的情况下，单个量子点重叠，形成具有几乎均匀密度的非磁性量子线。随着垂直于导线的限制增加，即随着导线被挤压成更加一维，它经历自旋-佩尔斯转变。当量子点被放置得更远时，磁性开始产生。它由单个量子点的电子壳层填充决定。在较大的晶格常数值下，每个点奇数个电子的能带结构表明该阵列可以支持自旋极化传输，因此充当自旋过滤器。
2005-05-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Micromagnet-free operation of electron spin qubits in Si/Si$_{1-x}$Ge$_x$ vertical double quantum dots
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油与矿产大学）
通过模拟研究Si/SiGe垂直双量子点中电子自旋量子比特，利用自旋轨道耦合和应变实现快速电控单量子比特旋转，并消除对微磁体的需求，促进可扩展性。
2025-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Localized all-optical control of single semiconductor quantum dots through plasmon-polariton-induced screening
由于等离子体纳米结构通过激发表面等离子体激元（SPP）来强烈修改局部电磁（EM）场的能力，等离子体纳米结构经常被用于重塑发射方向并增强量子发射体（诸如半导体量子点（QD））的辐射衰减速率。这些特性对于量子信息处理、纳米光子电路和光电子学都是必不可少的。然而，迄今为止所展示的修改和增强常常急剧地改变发射器的局部能量密度，并因此改变其固有特性，从而几乎没有留下主动控制的空间。在这里，我们展示了一个单一的半导体量子点的能量状态的动态调谐，通过光学修改其局部介电环境与附近的等离子体结构，而不是直接耦合到量子点。这种方法保持了QD的原始固有光学性质不变，从而有机会实时调整其光学性质。这种能力在需要超快开关和调制机制的应用中是非常需要的。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall
Ultrafast magnetization switching by spin-orbit torques
重金属/铁磁双层膜中由自旋霍尔和界面效应引起的自旋轨道转矩允许基于面内电流注入的开关几何形状。使用这种几何形状，我们证明了确定性的磁化反转的电流脉冲范围从180 ps到ms的Pt/Co/AlOx点的横向尺寸为90 nm。我们的开关概率和临界电流$I_c$的脉冲长度，幅度和外部磁场的函数。我们的数据证据两个不同的制度：一个短时间的内在制度，其中$I_c$比例线性与脉冲长度的倒数，和一个长时间的热辅助制度，其中$I_c$变化微弱。这两个制度是一致的磁化反转进行的成核和快速传播的领域。我们发现，$I_c$是一个因素3-4相比，一个单域模型和孵化时间是可以忽略不计的小，这是一个标志性的特点自旋轨道扭矩。
2014-09-04 cond-mat.mes-hall
Interplay of coupling and superradiant emmision in the optical response of a double quantum dot
从理论上研究了双量子点结构对超快光激发的光学响应。我们表明，一个特定类型的耦合点之间的相互作用和它们的集体与辐射环境的相互作用导致非常典型的功能，在时间分辨发光以及在系统的吸收光谱。对于足够强的耦合，即使两个点之间的跃迁能量失配远远超过发射线宽，这些效应仍然存在。
2009-10-04 cond-mat.mes-hall
Ultrafast Green Single Photon Emission from an InGaN Quantum Dot-in-a-GaN Nanowire at Room Temperature
本研究采用PAMBE方法将InGaN量子点直径减小至激子玻尔半径以实现强横向限制并抑制内置电势，成功在室温下实现波长561 nm的超快绿色单光子发射，二阶相关函数低至0.11，载流子寿命775 ps。
2023-11-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Monolithically integrated single quantum dots coupled to bowtie nanoantennas
确定性地将半导体量子发射器与等离子体纳米器件集成为芯片级可集成的真正纳米级量子光子技术铺平了道路。为此，需要稳定且明亮的半导体发射器，其还允许在电信频带中的CMOS兼容性和光学活性。在这里，我们展示了强烈增强的光-物质耦合的单个近表面（$<10\,nm$）InAs量子点单片集成到电磁热点的亚波长尺寸的金属纳米天线。天线强烈地增强单个量子点的发射强度达$\sim16\times$，该效应伴随着达$3.4\times$ Purcell增强的自发发射率。此外，发射沿天线轴强烈极化，线性极化度高达$\sim85\,\%$。结果明确地证明了单个量子点与最先进的纳米天线的有效耦合。我们的工作为实现量子等离子体传感器，阶跃变化的光伏器件，明亮和超快的量子光源和高效的纳米激光器提供了新的视角。
2016-03-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Conical Intersections Shed Light on Hot Carrier Cooling in Quantum Dots
本文通过圆锥交叉级联模型，解释了不同表面配体量子点中热载流子冷却的超快动力学，揭示了配体通过电子或振动耦合影响弛豫行为的机制。
2025-08-10 cond-mat.mes-hall
Hot electron lifetime exceeds 300 nanoseconds in quantum dots with high quantum efficiency
针对量子点热电子因超快俄歇冷却寿命短、被认为无法应用于光电器件的问题，本研究利用新型电激发瞬态吸收光谱，在偏压>4V的两类量子点LED中观测到寿命达59-371ns的热电子，证实强声子瓶颈效应，更新了相关认知。
2024-10-08 cond-mat.mes-hall
Strong spin-orbit interaction and $g$-factor renormalization of hole spins in Ge/Si nanowire quantum dots
自旋-轨道相互作用是自旋量子比特量子计算、拓扑非平凡态研究以及自旋电子学中各种应用的核心。Ge/Si核/壳纳米线中的空穴自旋经历了自旋-轨道相互作用，这种相互作用被预测为既强又电可调，使它们成为这些领域研究的特别有前途的平台。通过测量自旋阻塞输运机制中的自旋混合跃迁，实验确定了Ge/Si纳米线中双量子点内空穴自旋的自旋-轨道相互作用强度.我们发现一个非常短的自旋轨道长度为$\sim$ 65 nm，相当于量子点长度和点间距离。我们还观察到一个大的轨道效应的所施加的磁场上的空穴状态，导致在一个大的磁场依赖的自旋混合跃迁能量。引人注目的是，与这些轨道效应一起，强的自旋-轨道相互作用导致$g$ -因子与磁场的显著增强。所展示的大的自旋-轨道相互作用强度与在该材料系统中预测的直接Rashba自旋-轨道相互作用一致，并且有望实现自旋量子位的超快Rabi振荡和有效的量子位-量子位相互作用，同时也为研究Majorana零模提供了一个合适的平台。
2020-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal operation points for ultrafast, highly coherent Ge hole spin-orbit qubits
强自旋轨道相互作用使空穴量子点成为寻求电自旋量子位操纵的中心，从而实现快速，低功耗，可扩展的量子计算。然而，重要的是要确定自旋轨道耦合在多大程度上使量子比特暴露于电噪声，从而促进退相干。在这里，以Ge为例，我们表明，第IV组栅极定义的空穴自旋量子比特一般表现出最佳的操作点，定义的顶栅电场，在那里他们都是快速和长寿命的：失相率消失到一阶沿空间中的所有方向的电场噪声，电子偶极自旋共振强度最大化，而弛豫在小磁场急剧减少。最佳操作点的存在被追溯到IV族晶体对称性和自旋3/2系统所特有的Rashba自旋-轨道相互作用的性质。我们的研究结果推翻了传统的智慧，快速操作意味着减少寿命，并建议IV族空穴自旋量子位作为超快速，高度相干的可扩展量子计算的理想平台。
2021-04-07 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 kinetic theory of phonon-assisted carrier transitions in nitride-based quantum-dot systems
采用载流子与LO声子相互作用的微观理论研究了氮化物基半导体量子点中的超快载流子动力学。结果表明，散射过程的效率直接与准粒子重整化。相互作用系统的电子态强烈修改的量子限制和极性耦合的综合影响。InGaN/GAN量子点典型的固有静电场不限制快速散射通道。
2006-01-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Generation of ultrashort (~10ps) spontaneous emission pulses by quantum dots in a switched optical microcavity
本研究通过自由载流子脉冲注入开关 GaAs/AlAs 微柱腔，利用量子点集合体作为内部光源，实现了 6 至 300 皮秒的超短自发辐射脉冲，为超快成像和量子光子学提供了关键资源。
2019-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Squeezed state protection of fine structure in "Poor Man's Majorana" via quantum spin coupling
本文提出一种模型，通过将量子点与量子自旋交换耦合，利用零频率处的压缩态钉扎效应，使缺乏拓扑保护的“Poor Man's Majorana”零模免受精细结构混合，从而实现对量子自旋扰动的鲁棒性保护。
2024-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Hot-carrier trapping preserves high quantum yields but limits optical gain in InP-based quantum dots
本研究揭示InP基量子点因热载流子超快俘获导致载流子损失、粒子数反转降低，限制其作为增益材料的应用，同时解释其在低强度发光转换中成功的原因，且该热载流子动力学为InP所独有。
2024-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interplay of Conventional and Spin-Exchange Auger Recombination in Magnetically Doped Quantum Dots
本文研究了Mn掺杂量子点中自旋交换俄歇复合在不同能量对齐区域（共振、下坡、上坡）的动力学，发现其在共振和下坡区域以亚皮秒尺度主导多激子动力学，且寿命主要受激子态占据控制，为热载流子调控提供了新途径。
2025-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Ultrafast fluorescent decay induced by metal-mediated dipole-dipole interaction in two-dimensional molecular aggregates
二维分子聚集体（2DMA）是一种由相互作用强烈的偶极分子在有序晶格上近距离自组装而成的薄片，是一种极具吸引力的荧光材料。它与以往研究中的单一或胶体染料分子或量子点有着明显的不同。在本文中，我们第一次验证，当一个2DMA被放置在一个纳米距离从金属基板，强大的和相干的相互作用的偶极子内的2DMA主导其荧光衰减在皮秒的时间尺度。我们的条纹相机寿命测量和相互作用的晶格偶极计算表明，金属介导的偶极-偶极相互作用缩短了荧光寿命的一半左右，并增加了能量耗散率比预期的非相互作用的单偶极图片的10倍。这一发现丰富了我们对分子激子体系中纳米尺度能量传递的理解，并为快速高效的光电子器件的发展指明了新的方向。
2016-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.atm-clus
Study on Transient Spectrum Based on Charge Transfer of Semiconductor Quantum Dots
随着能源危机的日益加剧和绿色可持续发展理念的盛行，量子点材料已成为化学学术界和工业界研究的热点。由于独特的，定制的光伏特性的基础上显着的量子限制效应，它是必要的，以确定基于量子点的电荷转移过程与受激激子的寿命。此外，具有连续电子状态的无机纳米粒子通过与QD络合而有助于电子动力学与其功能之间的一致性。超快光谱技术在该系统中有着广泛的应用，其中最典型的是时间分辨瞬态吸收光谱技术，特别是在飞秒或皮秒时间尺度上。本文采用ZnSe/CdS核壳结构量子点作为施主，TiO 2薄膜作为金属氧化物分子作为受主，通过稳态和瞬态吸收技术研究了量子点的吸收特性。在此基础上，探讨了两种复合体系之间的电子转移及相关过程，并进一步研究了电子转移速率常数（kBET）与颗粒尺寸和量子点核尺寸的关系。通过本文的研究内容，希望能为具有更多可控特性的量子点敏化器件提供材料。
2021-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.ins-det
Nuclear Feedback in a Single Electron-Charged Quantum Dot under Pulsed Optical Control
量子点中的电子自旋在相干控制下表现出许多新颖的反馈过程。在这里，我们提出了一个核自旋和一个单电子自旋之间的反馈过程的实验和理论证据在一个单一的充电InAs量子点，控制的相干修改的概率激发trion状态。我们提出了一个数学模型，描述了量子点内部的光学核泵浦和核自旋扩散之间的竞争。该模型正确地预测了在单电子自旋的自由感应衰减中观察到的滞后锯齿图案、通过量子点的光学共振频率扫描窄带激光时的滞后以及自旋回波中的非正弦条纹。相干电子自旋旋转，实现与非共振超快激光脉冲，和共振窄带光泵浦自旋初始化之间的超快脉冲，在观察到的行为中发挥作用。这种效应允许将电子拉莫尔频率动态调谐到由脉冲定时确定的值，潜在地允许更复杂的相干控制操作。
2010-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
