Beyond Antibunching: Photon Correlation Analysis Reveals Blinking Origin
Paderborn University（帕德博恩大学）
本研究通过对比五种$g^{(2)}(0)$估计方法，发现使用正确闪烁模型拟合包络最优，而泊松归一化最差，并验证了预测模型可识别量子点的闪烁机制。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Overcoming correlation fluctuations in two-photon interference experiments with differently bright and independently blinking remote quantum emitters
作为量子计算和通信协议的基本构建模块，正确验证两个独立量子光源之间的双光子干涉（TPI）对比度至关重要。在这里，我们的实验证明如何频繁地闪烁的动态和发射器亮度的变化严重影响宏欧曼德尔型（HOM）相关直方图的远程TPI实验测量通过常用的设置配置。我们进一步利用这种定性和定量的解释所观察到的相关动力学，建立一个替代的干涉仪配置，这是克服所讨论的时间波动，从而产生一个无误差的远程TPI可见性的测定。通过蒙特卡罗模拟再现测量的相关统计，我们证明了所获得的相关性的充分知识。作为示例性系统，我们使用两对远程半导体量子点，然而，相同的结论适用于具有来自任何种类的远程固态量子发射器的飞行量子位的TPI实验。
2018-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photoneutralization of charges in GaAs quantum dot based entangled photon emitters
本文研究GaAs/AlGaAs量子点在双光子共振激发下的中性激子发射间歇性，发现通过控制量子点附近自由电子和空穴的平衡可主动抑制由Coulomb阻塞引起的闪烁，将量子效率显著提高30%。
2024-02-14 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Semiconductor few-electron quantum dot operated as a bipolar spin filter
研究了二维电子气中少电子量子点在面内强磁场作用下的自旋态。我们观察到了双电子自旋三重态的塞曼分裂。此外，单电子塞曼分裂清楚地解决了在零到一个和一到两个电子的过渡。由于通过点传输的电子的自旋在这两个转变处是相反的，因此该器件可以用作电可调谐的双极自旋滤波器。计算和测量表明，高阶隧穿过程和自旋轨道相互作用对极化的影响可以忽略。
2004-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct observation of nanofabrication influence on the optical properties of single self-assembled InAs/GaAs quantum dots
单自组装InAs/GaAs量子点是一种很有前途的固态量子技术，它可以实现真空拉比分裂、单光子能级非线性以及产生明亮、纯净、不可分辨的单光子。对于这样的成就，纳米纤维被用于创建结构，其中量子点优先与强限制的光学模式相互作用。一个悬而未决的问题是这种纳米纤维也可能产生不利影响的程度，通过创建陷阱和表面状态，可能会引起闪烁，光谱扩散和失相。在这里，我们使用光致发光成像来定位单个InAs/GaAs量子点相对于对准标记的位置，其不确定性小于5 nm，使我们能够测量它们在制造前后的行为。我们跟踪的量子点发射线宽和光子统计作为距离的函数从蚀刻表面，并发现线宽显着加宽（高达几GHz）的蚀刻表面内的量子点几百纳米。然而，我们没有观察到由于闪烁而导致的量子点辐射效率的明显降低。原子层沉积可以稳定量子点发射的光谱扩散，并部分恢复其线宽。
2017-10-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sub-microsecond correlations in photoluminescence from InAs quantum dots
光子相关测量揭示了单个InAs量子点的光发射中的记忆效应，时间尺度从10到800 ns。与以上带的光激发，观察到的长时间尺度的负相关（反聚束），而与准共振激发，观察到的正相关（闪烁）。一个简单的模型的基础上长寿命的带电状态，提出了近似解释所观察到的行为，提供洞察激发过程。这种记忆效应可能会限制基于单量子点的光发射器的内部效率，并且对于所提出的量子计算方案也可能是有问题的。
2003-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Few-Body Decay Dynamics in Colloidal CsPbI3 Quantum-Dot Clusters
Purdue University（普渡大学）
该研究表征了从孤立到含十个点的CsPbI3钙钛矿量子点团簇，发现多发射体团簇呈现双指数衰变且寿命随发射体数变化，确立了研究集体光学行为的平台。
2026-09-09 quant-ph
Polarized and bright telecom C-band single-photon source from InP-based quantum dots coupled to elliptical Bragg gratings
本文提出一种InP基InAs量子点与椭圆布拉格光栅腔耦合的电信C波段单光子源，实现高Purcell增强、高偏振比、高纯度和约24%的收集效率。
2024-01-25 quant-ph
Leakage and sweet spots in triple-quantum-dot spin qubits: A molecular-orbital study
三量子点系统可以作为仅交换量子比特或共振交换量子比特来操作。虽然人们普遍认为共振交换量子比特的决定性优势是抑制电荷噪声，因为它在最佳点工作，但我们发现泄漏也是一个重要因素。通过分子轨道理论的计算，我们表明，当系统是在交换唯一的计划，泄漏的状态与双电子占据量子点是严重的，当从$\hat{z}$的旋转轴120 $^\circ$进行。虽然这种泄漏可以通过缩小点或将它们进一步分离来减少，但交换相互作用也同时被抑制，使得栅极操作不利地缓慢。当系统作为共振交换量子位操作时，泄漏小3-5个数量级。我们还计算了使共振交换量子比特的泄漏最小化的最佳失谐点，并发现尽管它与电荷噪声的双甜蜜点不一致，但它们相当接近。我们的研究结果表明，共振交换量子比特的另一个优点是，与仅交换量子比特相比，泄漏可以大大抑制，并且在双甜蜜点点处操作对于降低电荷噪声和抑制泄漏都是最佳的。
2018-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
An entangling quantum-logic gate operated with an ultrabright single photon-source
我们展示了由超亮固态单光子源驱动的光子量子逻辑门的明确纠缠操作。由微柱光学腔中的单个半导体量子点发射的不可区分的单光子被用作目标和控制量子比特。对于0.56个收集光子/脉冲的源亮度，测量的真值表与68.4%的理想情况重叠，对于0.17个光子/脉冲的源亮度增加到73.0%。大门被缠住了：在光源亮度为0.48时，贝尔态保真度高于纠缠阈值50%，在光源亮度为0.15时达到71.0%。
2013-03-04 quant-ph
Electrically defined quantum dots for bosonic excitons
本研究在单层半导体中实现可由栅极电压调控激子能级的电定义量子点，并通过共振荧光证实其零维特性，为基于激子相互作用的量子受限玻色模式奠定基础。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-Noise GaAs Quantum Dots for Quantum Photonics
量子点既是单光子源又是单自旋的宿主。这种组合使得拉曼光子的确定性生成-带宽匹配到原子量子存储器-以及光子簇状态的生成，这是量子通信和基于测量的量子计算中的资源。AlGaAs中的GaAs量子点可以在频率上与基于铷的光子存储器相匹配，并且与广泛使用的InGaAs量子点相比，具有潜在的改善的电子自旋相干性。然而，它们的电荷稳定性和光学线宽通常比它们的InGaAs对应物差得多。在这里，我们嵌入GaAs量子点到一个$n$ - $i$ - $p$ -二极管专门设计用于低温操作。我们展示了超低噪声的行为：通过库仑阻塞，接近寿命限制的线宽，电荷控制，没有闪烁。我们观察到高保真光学电子自旋初始化和长的电子自旋寿命为这些量子点。我们的工作为接近光谱红色部分的低噪声量子光子学建立了材料平台。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Metastable state involved resonant tunneling through single InAs/GaAs quantum dot
提出了半导体量子点亚稳态的共振隧穿方案，并利用导电原子力显微镜对GaAs（001）衬底上生长的独立InAs量子点在光照下的输运进行了研究。通过在InAs量子点的价能级上捕获一个光激发费米空穴，获得了亚稳态。由于亚稳态的存在，在室温下可以观察到单量子点的共振隧穿。隧穿电流的幅值依赖于量子点周围的势垒排列和光激发空穴的浓度，但当量子点高度在1.8 ~ 9.9 nm范围内变化时，隧穿电流的幅值保持稳定，这与所提出的模型相吻合.利用外延量子点共振隧穿的奇异性，实现了室温单电子器件的光电流放大。
2007-08-17 quant-ph
A unipolar quantum dot diode structure for advanced quantum light sources
提出嵌入半导体量子点的 n⁺-i-n⁺⁺ 栅控二极管，实现带电态确定性控制与光谱调谐，并验证无闪烁、近变换极限的高不可区分单光子发射。
2023-01-09 quant-ph
A diode nanocavity for fast, efficient and tunable emission of highly entangled photon pairs and Fourier-transform-limited single photons
Institute of Semiconductor and Solid State Physics, Johannes Kepler University Linz（林茨约翰内斯·开普勒大学半导体与固态物理研究所）
研究旨在解决半导体量子点在光子量子技术应用中面临的效率与噪声权衡问题，通过基于量子点嵌入p-i-n二极管圆形布拉格光栅谐振器的可调谐纳米光电器件，实现高效、可调谐的纠缠光子对和单光子发射，为半导体量子光子学提供可行平台。
2026-07-14 physics.optics quant-ph
Beyond the four-level model: Dark and hot states in quantum dots degrade photonic entanglement
本研究测量GaAs量子点在最高65 K下双激子—激子级联光子对的偏振纠缠，结合附加热态、暗态及声子辅助跃迁解释纠缠退化，为高温纠缠光子源优化提供依据。
2022-12-19 quant-ph
An artificial Rb atom in a semiconductor with lifetime-limited linewidth
我们报告的结果是重要的创造一个最好的两个世界的量子混合系统组成的固态源的单光子和原子系综作为量子存储器。我们从GaAs量子点（QD）中产生与Rb D2跃迁频率匹配的单光子，然后使用Rb跃迁对量子点光子进行光谱分析。我们证明了寿命有限的量子点线宽（1.48 GHz）与共振和非共振激发。在低功率区中的QD共振荧光由瑞利散射主导，这是匹配量子点和Rb原子线宽并成形QD光子的时间波包的途径。在固态环境中的噪声是相对良性的：有一个闪烁的共振荧光在MHz的速率，但可以忽略不计的上状态的量子点跃迁的失相。因此，我们建立了一个接近理想的固态源的单光子在一个关键波长的量子技术。
2016-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybridization and spin decoherence in heavy-hole quantum dots
本文从理论上研究了束缚在无应变III-V族半导体量子点中的重空穴与窄核自旋池相互作用的自旋动力学。我们表明，能带杂交导致的指数衰减的空穴自旋叠加由于超精细介导的核对翻转，和一致的单空穴自旋退相干时间T2可以通过改变外部参数调谐在许多数量级。特别是，我们表明，在实验条件下，有可能抑制超精细介导的核对翻转过程如此强烈，空穴自旋量子点可能会超出“最终限制”设置的超精细相互作用，这是存在于其他自旋量子位候选系统。
2010-12-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Inverted Singlet-Triplet Qubit Coded on a Two-Electron Double Quantum Dot
限制在双量子点（DQD）中的两个电子的$s_z=0$自旋配置编码单线态-三线态量子比特（STQ）。我们介绍了倒置的STQ（ISTQ），出现从两个量子点（QD）的大小和面外磁场显着不同的设置。在$s_z=0$子空间中，强约束量子点具有双电子单重态基态，而弱约束量子点具有双电子三重态基态。自旋-轨道相互作用在$s_z=0$子空间上起着重要作用，并提供了对ISTQ的通用控制以及对电荷构型的静电操纵。GaAs和InAs DQD可以在实际噪声条件下作为ISTQ工作。
2014-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement of cryoelectronics heating using a local quantum dot thermometer in silicon
本文利用嵌入硅场效应晶体管中的量子点温度计，测量了邻近有源FET在静态和动态工作下的局部温升，给出了不同间距下的功率预算，为混合量子-经典系统的低温电子电路设计提供了依据。
2023-10-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Microwave power harvesting using resonator-coupled double quantum dot photodiode
本文提出一种谐振腔耦合双量子点光电二极管，在1飞瓦输入功率下实现单微波光子到电子的转换，最大功率收集效率达2%，并揭示热力学在单光子能量转换中的关键作用。
2024-02-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single Photon Sources with Near Unity Collection Efficiencies by Deterministic Placement of Quantum Dots in Nanoantennas
量子网络中光子节点之间的确定性耦合是实现各种量子技术的重要一步。然而，独立式发射器的全方向性使得这种耦合效率非常低，特别是如果远处的节点通过光纤等低数值孔径（NA）通道耦合时。这种限制需要将量子发射器放置在纳米天线中，纳米天线可以以非常高的效率将光子引导到通道中。此外，为了能够将这种技术扩展到大量通道，发射器的放置应该是确定性的。在这项工作中，我们提出了一种方法，直接定位单个独立的量子发射器的高度定向靶心金属介电纳米天线的中心具有高空间精度。我们进一步采用非闪烁、高量子产率的胶体量子点（QD）用于不受不稳定性或非辐射激子复合过程影响的按需单光子发射。总之，这种方法导致了85%的单光子到0.5的低NA的创纪录的高收集效率，为片上室温纳米天线发射器设备与光纤或远程自由空间节点之间的有效耦合设置了阶段，而不需要额外的光学器件。
2021-02-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A Three-Dimensional Array of Quantum Dots
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；Harvard University（哈佛大学）；Netherlands Organisation for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织（TNO））
本文提出了一种三维量子点阵列结构，通过硅锗异质结实现八量子点系统，展示了相干自旋控制和跃迁诱导的自旋旋转，为高连接量子电路提供了新可能。
2025-12-01 cond-mat.mes-hall 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
Telecom band quantum dot technologies for long-distance quantum networks
本文综述面向长距离光纤量子网络的电信 O/C 波段外延量子点器件，总结直接外延发射与量子频率转换两条技术路线，并展望混合集成带来的性能提升和功能扩展。
2023-11-07 quant-ph
A quantum dot-based frequency multiplier
本研究针对硅基量子计算的高频信号需求，提出基于量子点非线性特性的低温射频倍频器，在硅纳米线晶体管中实现两种构型，倍频至10时性能接近理想，可集成于硅基量子系统并推广至其他半导体。
2022-11-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Overcoming the surface paradox: Buried perovskite quantum dots in wide-bandgap perovskite thin films
本文提出一步快速退火制备三维钙钛矿薄膜中的埋入式PQDs，解决表面失稳问题，并实现稳定、超亮、电可驱动的单光子发射。
2025-01-10 cond-mat.mtrl-sci physics.med-ph physics.optics
Disentangling orbital and confinement contributions to $g$-factor in Ge/SiGe hole quantum dots
IBM Research Europe – Zürich（IBM欧洲苏黎世研究中心）；IBM Quantum, T. J. Watson Research Center（IBM量子T.J.沃森研究中心）；Solid State Physics Laboratory, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院固体物理实验室）
研究通过激发和添加谱区分纯Zeeman g因子与轨道贡献，揭示不同轨道态和空穴数的g因子差异，展示g因子的可调性对电量子操控的重要性。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Beyond-adiabatic Quantum Admittance of a Semiconductor Quantum Dot at High Frequencies: Rethinking Reflectometry as Polaron Dynamics
本文通过自洽量子主方程推导出与电荷库隧穿耦合的半导体量子点在相干光子浴作用下的导纳通用表达式，揭示热极限、寿命展宽、功率展宽及光子介导的Floquet展宽和光子损耗展宽等区域，为模拟量子点高频行为、解释已有实验和探索量子点-光子相互作用提供了新方法。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sparse qubit operation in a 6$\times$6 quantum dot array
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术与卡弗里纳米科学研究所）
本研究在6×6量子点阵列中通过相干自旋穿梭实现稀疏量子比特配置，降低串扰42倍，支持高保真单比特及控制-Z操作，为二维扩展和高连接量子电路提供途径。
2026-10-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum optics with near lifetime-limited quantum-dot transitions in a nanophotonic waveguide
建立一个高效率的光子-发射极界面，其中本征线宽展宽仅受自发发射的限制，是量子光学中的关键步骤。它为相干光-物质相互作用开辟了一条途径，例如，产生高度不可分辨的光子、少光子光学非线性和光子-发射极量子门。然而，残余增宽机制是普遍存在的，需要加以打击。对于固态发射体，电荷和核自旋噪声是重要的，并且光子纳米结构对加宽的影响尚未澄清。通过共振传输实验，我们给出了嵌入纳米光子波导中的量子点的近寿命极限线宽。结果表明，单光子从量子点的散射可以通过$66 \pm 4 \%$的消光来实现，其消光受量子点与纳米结构的耦合而非线宽展宽的限制.这是通过将量子点嵌入电接触的纳米光子膜中来获得的。为获得更大的单光子消光提供了一条清晰的途径，即，该方法实现了在光频率下操作的固态完全确定性和相干的光子-发射极界面。
2018-02-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electrical Current from Quantum Vacuum Fluctuations in Nano-engines
我们从理论上研究了一个量子点耦合到费米子（电子）铅，并显示如何零点量子波动源于玻色子环境允许整流的电流。玻色子浴是建模为可调谐传输线或LC谐振器（单模腔）的外部阻抗。在零温度下的外部阻抗引起的电压波动描述通过谐振子（类光子激发），然后产生量子真空波动。如果量子点耦合到具有不同玻色子环境的两个库或两个结，则量子真空的零点涨落的不同大小破坏了系统的空间对称性。我们认为目前的整流和发电系统作为一个热机在非共振和共振顺序隧穿的情况下操作时。
2015-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Picosecond laser pulses for quantum dot-microcavity based single photon generation by cascaded electro-optic modulation of a narrow-linewidth laser
本文利用定制电子设备级联驱动两个高带宽EOM，产生短至17 ps、对比度高于25 dB的光脉冲，并实现InGaAs量子点-微腔单光子源的共振激发。
2024-08-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Single-photon light emitting diodes based on pre-selected quantum dots using a deterministic lithography technique
在本研究中，我们开发了一种基于InP量子点的电驱动单光子LED的制造工艺，该量子点在红色光谱范围内发射，感兴趣的波长与Si APD的高效率窗口一致。确定性光刻技术允许预先选择合适的QD，这里仅在电载流子注入下操作。最后的设备，其特征在于在直流电中的微电致发光，以及在脉冲激发模式。特别地，在一个装置的脉冲激发下，已经用$g^{(2)}_\mathrm{raw}(0)=0.42\pm0.02$观察到谱线的单光子发射（被识别为激子），其中非零$g^{(2)}$值主要由光谱中的背景贡献和由于电脉冲长度的再激发过程引起。所获得的结果构成了一个重要的一步，在制造电驱动单光子源，确定性光刻技术可以用来合理地提高设备的性能。原则上，所开发的工艺可以扩展到$600\,\mathrm{nm}$以上的任何期望的发射器波长，直到电信波段。
2019-02-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Rack-integrated quantum dot-based source of single and entangled photons at telecom C-band
University of Stuttgart（斯图加特大学）；Karlsruhe Institute（卡尔斯鲁厄学院）
研究在量子通信网络发展中，将基于半导体量子点的量子光源在优化机架装置中运行，实现电信C波段纠缠光子发射高符合率，光子传输率超50%，可集成到光纤基础设施，推动量子互联网可行性。
2026-07-24 cond-mat.other physics.optics quant-ph
On-chip deterministic operation of quantum dots in dual-mode waveguides for a plug-and-play single-photon source
相干单光子的确定性源是量子模拟器的量子信息处理的使能设备，最终是成熟的量子互联网。纳米光子结构中的量子点（QD）已被用作单光子的优良源，并且平面波导非常适合于扩展到多光子和发射器，探索接近统一的光子-发射器耦合和先进的有源片上功能。一个理想的单光子源需要抑制噪声和退相干，这在电接触异质结构中得到了显著的证明。实现产生相干单光子所需的QD的确定性共振激发仍然是一个挑战，因为来自激发激光器的残余光应该被抑制而不损害源效率和可扩展性。在这里，我们提出了一种新的平面纳米光子器件的设计和实现，使确定性的脉冲共振激发量子点通过波导。通过纳米结构工程，激发光和收集的光子在两个正交的波导模式中被引导，从而实现确定性操作。我们展示了一个相干单光子源，同时实现高纯度（$g^{(2)}(0)$ = 0.020 $\pm$ 0.005），高不稳定性（$V$ = 96 $\pm$ 2%），和$>$ 80%的耦合效率到波导。这种新颖的“即插即用”相干单光子源可以在无人驾驶的情况下运行数天，并将立即得到应用，例如，用于构造光子量子计算或传感的预示的多光子纠缠源。
2020-01-29 physics.optics quant-ph
A fiber coupled cavity QED source of identical single photons
高保真的相同单光子源对于诸如量子中继器和光学量子信息处理等众多量子技术是必不可少的。其特征是接近统一的单光子纯度、连续发射的光子的接近统一的不可分辨性、以及通过每个时间仓的接近统一数量的光子的高亮度。为了在量子网络中嵌入这样的源，光纤集成是必不可少的，但由于低温兼容性和噪声而变得复杂。在这里，我们展示了一个共振泵浦，量子点（QD）为基础的，传输操作，单模光纤耦合的单光子源的纯度为97%，不可逆性为90%，亮度为17%。这是通过在闭合循环低温恒温器中部署独特的微柱腔设计来实现的，该微柱腔设计使用通过光纤的交叉偏振技术来操作，以从共振散射的单光子中去除泵浦激光。这些结果为完全光纤集成的光子量子网络铺平了道路，因为我们的技术同样适用于基于腔QED的光子量子门。
2017-05-16 physics.optics quant-ph
Microwave-driven coherent operations of a semiconductor quantum dot charge qubit
量子比特最直观的实现是位于两个明确定义的位置的单个电子电荷，例如双量子点的左侧和右侧。由于电场与电子的强耦合，这种量子比特不仅简单，而且具有高速运行的潜力。然而，电荷噪声也强烈耦合到这种量子比特，导致几乎所有工作点的快速退相，除了一个特殊的“甜蜜点”。快速直流电压脉冲已被用于操纵半导体电荷量子比特，但这些以前的实验没有实现高保真度控制，因为直流门控需要偏离甜蜜点。在这里，通过使用谐振交流微波驱动，我们实现了半导体电荷量子比特的相干操纵，证明拉比频率高达2GHz，接近4.5GHz的本征量子比特频率的值。量子比特的Z轴旋转在甜蜜点处得到了很好的保护，并且通过使用交流门控，我们证明了对量子比特布洛赫球的X-Y平面中的任意轴的旋转的相同保护。我们使用两个独立的层析成像方法：标准的过程层析成像和一个新开发的方法称为门集层析成像的量子比特上的操作的特点。这两种方法都表明，相对于一组通用的酉单量子比特操作，该量子比特可以以大于86%的过程重复性进行操作。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
A spintronic source of circularly polarized single photons
我们提出了一种发射圆偏振光的自旋电子单光子源，其中螺旋度由施加的磁场决定。光子从电操作自旋发光二极管内的InGaAs量子点发射，所述电操作自旋发光二极管包括稀磁半导体ZnMnSe。发射光的圆偏振度高，在外加磁场为2T时达到83%，在外加磁场为6T时达到96%。在脉冲工作模式下记录的自相关迹线证明了发射光是反聚束的。这两个圆偏振态可以用来表示量子态|0>和|1>量子密码学实现。
2011-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broadband, efficient extraction of quantum light by a photonic device comprised of a metallic nano-ring and a gold back reflector
为了在应用中实现基于量子发射器的量子光源，期望提高单光子的提取效率。特别是控制发射的方向性和立体角是关键参数，例如，将单光子耦合到光纤中并将量子光中编码的信息长距离发送，用于量子通信应用。此外，量子发射体的辐射行为的基础研究，包括相干性和闪烁的研究，受益于这种改进的光子收集。通过Sttranski-Krastanov技术生长的量子点已经被证明是明亮、相干、不可区分的量子光发射的良好候选者。然而，与这些量子光源相关的挑战之一源于这样一个事实：发射波长可以从一个发射器到另一个发射器而变化。为此，不依赖于高品质因数光学腔的宽带光提取器将是期望的，使得不需要在量子点发射波长和用于增加光提取的谐振器之间进行调谐。在这里，我们表明，金属纳米环与金背反射器相结合，增加了单光子的收集效率，我们研究了量子点在空间上随机分布在纳米环内时，这种效果的统计。当比较具有金背反射器的设备中纳米环内外的发射器时，我们显示亮度平均增加约7.5倍，我们测量到每秒超过7 x 10^6个光子的计数率和高达85%+/-1%的单光子纯度。这些结果是实现用于量子通信应用的可扩展、宽带、易于制造的量子光源的重要步骤。
2021-12-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
BosonSampling with single-photon Fock states from a bright solid-state source
玻色子采样设备是一种量子机器，预计将执行经典计算机难以处理的任务，但与全尺寸量子计算机相比，需要最少的非经典资源。迄今为止，光子实现采用基于低效过程的源，这些过程仅在强烈降低发射概率时模拟预示的单光子统计。因此，只有单光子输入的玻色子采样从未实现过。在这里，我们报告了一个玻色子采样设备操作与一个明亮的固态源的单光子福克态与高光子数纯度：从一个有效的和确定性的量子点微柱系统的发射被解复用成三个部分不可区分的单光子，单光子纯度$1{-}g^{(2)}(0)$的$0.990{\pm}0.001$，在线性光学网络中的干扰。我们的解复用源比基于自发参数下转换的当前预示的多光子源的效率高出一到两个数量级，使我们能够比以前的等效实现更快地完成BosonSampling实验。
2017-03-29 quant-ph
Engineering energy-time entanglement from resonance fluorescence
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
通过被动线性干涉仪将共振荧光转化为能量-时间纠缠，验证了非线性单光子特性与相位相干的结合，实现了高可见度非本地干涉条纹并违反贝尔不等式。
2026-03-26 quant-ph
Near optimal single photon sources in the solid state
单光子是许多未来量子技术的关键元素，无论是用于实现化学和物理过程的量子模拟的大规模量子通信网络，还是用于连接量子计算机中的量子存储器。因此，缩放量子技术将需要高效的、按需的、高度不可区分的单光子源。嵌入光子结构中的半导体量子点是超亮单光子源，但其光子不可逆性受到邻近表面电荷噪声的限制。目前的不可逆性技术是参数下转换单光子源，但它们本质上产生多光子事件，因此必须在非常低的亮度下操作以保持高的单光子纯度。迄今为止，还没有技术被证明能够提供同时产生接近统一的不可逆性和具有高亮度的纯单光子的源。在这里，我们报告这样的设备在电控腔结构的量子点。我们展示了按需，明亮和超纯的单光子产生。确定性制造的设备上的电偏置的应用程序示出完全取消电荷噪声的影响。在共振激发下，$0.9956\pm0.0045$的不可逆性由$g^{2}(0)=0.0028\pm0.0012$证明。$65%$的光子提取和$0.154\pm0.015$的测量亮度使该光源比任何同等质量的光源亮$20$倍。这种新一代光源为光量子操纵的复杂性和可扩展性开辟了新的道路。
2015-10-26 quant-ph
Hole Spin Qubits in Ge Nanowire Quantum Dots: Interplay of Orbital Magnetic Field, Strain, and Growth Direction
准一维结构的空穴自旋量子比特由于其强的自旋轨道相互作用（SOI）而成为量子信息处理的一个很有前途的平台。我们提出的分析结果，并讨论器件设计，优化锗半导体的SOI。我们表明，在磁场值的量子比特的操作，磁场的轨道效应可以强烈地影响自旋量子比特的响应。我们研究了在垂直于器件的电场和磁场的影响下，Ge中的一维空穴系统。在我们的理论描述中，我们准确地包括了这些效应。轨道效应导致g因子的强重整化。我们找到了一个甜蜜点的纳米线（NW）的g-因子的电荷噪声被强烈抑制，并提出了一个有效的低能量模型，捕获的SOI上的电磁场的依赖。此外，我们比较了二维Ge异质结构中的方形和圆形横截面的纳米线与栅极定义的一维沟道的性质。有趣的是，有效的模型预测一个平带基态微调电场和磁场。通过考虑一个量子点（QD）的谐波限制的门，我们证明了NW g因子的最佳点保留在QD。我们的计算表明，这个甜蜜点可以设计成与SOI的最大值相一致，产生具有大拉比频率的高度相干量子比特。我们还研究了沿不同的高对称轴生长的纳米线的有效g因子，发现我们的模型推导出的各向同性半导体是有效的最相关的非各向同性Ge纳米线的生长方向。此外，沿三个主要晶轴之一生长的NW显示出最大的SOI。我们的结果表明，各向同性近似是不合理的，在锗在所有情况下。
2021-10-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Limitations on the maximal level of entanglement of two singlet-triplet qubits in GaAs quantum dots
本文理论分析了GaAs量子点中两个$S$-$T_{0}$量子比特在磁场梯度和交换能涨落下的纠缠过程，推导出最大可达纠缠水平的解析表达式，并证明实验中存在不相关的$1/f^β$电荷噪声。
2023-12-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Integration of Cobalt Ferromagnetic Control Gates for Electrical and Magnetic Manipulation of Semiconductor Quantum Dots
Nanoelectronic Devices Laboratory (Nanolab), IEM EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland（洛桑联邦理工学院电气工程学院纳米电子器件实验室）；Interdisciplinary Center for Electron Microscopy, EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland（洛桑联邦理工学院跨学科电子显微镜中心）；Hybrid Quantum Circuits Laboratory (HQC Lab), IPHYS EPFL, 1015 Lausanne, Switzerland（洛桑联邦理工学院物理研究所混合量子电路实验室）
本文提出了一种利用钴铁磁控制门集成多栅 FD-SOI 纳米线，实现半导体量子点的电和磁操控，展示了其在量子计算中的应用潜力。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall cs.SY eess.SY
A tuneable telecom-wavelength entangled light emitting diode
基于半导体量子点的纠缠发光二极管由于其天然缺乏多光子对的产生而成为安全敏感量子网络应用的有前途的器件。除了电信波长发射之外，这些源的网络集成性理想地需要电气操作以在现场的紧凑系统中部署。对于纠缠光子与经典数据业务的多路复用，高度期望电信O波段中的发射和调谐到符合粗波分复用标准（20 nm信道间隔）的最近波长信道。在这里，我们展示了第一个全电操作的电信纠缠发光二极管，其波长调谐范围超过25 nm，部署在已安装的光纤网络中。随着源调谐到1310.00 nm，我们演示了真正的单纠缠光子与经典数据流量的复用，并在城市中安装的光纤上实现了95%以上的纠缠度。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Silicon quantum processor unit cell operation above one Kelvin
预计量子计算机在一系列重要问题上的表现将优于传统计算机，从分子模拟到搜索算法，一旦它们可以扩展到大量的量子比特（qubit），通常是数百万。对于大多数固态量子比特技术，例如使用超导电路或半导体自旋的技术，缩放构成了一个重大挑战，因为每增加一个量子比特都会增加产生的热量，而稀释制冷机的冷却能力在其工作温度低于100 mK时受到严重限制。在这里，我们展示了一个可扩展的硅量子处理器单元格的操作，包括两个量子位限制在量子点（QD）在$\sim$ 1.5开尔文。我们通过将量子点与电子库隔离，仅通过两个量子点之间的电子隧穿初始化和读取量子位来实现这一点。我们相干控制的量子位使用电驱动自旋共振（EDSR）同位素富集硅$^{28}$ Si，达到98.6%的单量子位门的结晶度和相干时间$T_2^*$ = 2 $μ$ s在“热”操作，相当于自然硅中的自旋量子位在毫开尔文温度。此外，我们表明，单位细胞可以操作在低至0.1 T的磁场，对应于3.5 GHz的量子比特控制频率，其中量子比特能量远低于热能。单位单元构成了全尺寸硅量子计算机的核心构建块，并满足纠错架构所需的布局约束。我们的工作表明，基于自旋的量子计算机可以在简单的泵浦$^4$ He系统中在高温下运行，提供比稀释制冷机高几个数量级的冷却功率，可能使经典的控制电子器件与量子位阵列集成。
2019-06-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
