A natural heavy-hole flopping mode qubit in germanium
双量子点（DQD）中的翻转模式量子位在耦合到交变外部或量子化腔电场时允许相干自旋光子杂化和快速量子位门。然而，为了实现这一点，电子系统依赖于通过磁场梯度作为耦合机制的合成自旋轨道相互作用（SOI）。在这里，我们从理论上表明，这种具有挑战性的实验设置可以避免在锗（Ge）的重空穴（HH）系统，利用相当大的立方Rashba SOI。我们认为，由此产生的自然翻转模式量子位具有高度可调的自旋耦合强度，允许一个和两个量子位门时间在纳秒范围内，当系统被设计为在一个最佳的操作模式，我们量化。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
High fidelity flopping-mode single spin operation with tuning inter-dot orbital levels
本文在GaAs三量子点中通过调谐点间轨道能级与自旋轨道耦合，并结合机器学习反馈抑制低频噪声，实现4 ns、99.7%保真度的π/2自旋门。
2025-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Programmable two-qubit gates in capacitively coupled flopping-mode spin qubits
在门定义的半导体量子点领域中的最新成就加强了基于自旋的量子计算机的概念，该基于自旋的量子计算机由经由超导电路谐振器光子彼此通信的局部连接的量子比特的节点组成。在这项工作中，我们从理论上证明了一个通用的一套量子门之间的相邻自旋量子位定义在半导体量子点位于同一节点的这样一个基于自旋的量子计算机。通过在磁场梯度中移动穿过双量子点势的电子的自旋获得的电偶极子已经实现了与谐振器光子的强耦合和低功率自旋控制。在这里，我们表明，这种触发模式的自旋量子位也提供了可调性，以编程多个双量子位门。由于这些量子位之间的电容耦合带来了额外的失相，我们计算了最直接的实验实现中不同的两个量子位门的估计失真。
2020-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Flopping-mode electric dipole spin resonance in phosphorus donor qubits in silicon
基于硅中磷施主的单自旋量子比特是大规模量子计算机的一个有希望的候选者。尽管相干时间长，但由于纳米级高频磁场控制的挑战，实现均匀的磁控制仍然是放大的障碍。在这里，我们提出了一个基于双磷给体量子点的电子和核自旋态组合的翻转模式电偶极自旋共振量子比特的建议。利用基于供体的系统的关键优势在于，我们可以设计每个量子点中供体原子核的数量。通过创建具有反平行核自旋状态和多电子占据的多施主点，我们可以最小化纵向磁场梯度，已知该梯度将电荷噪声耦合到设备中并使量子位退相。我们描述了量子比特的操作，并表明，通过最小化核自旋的超精细相互作用，我们可以实现$π/2-X$门错误率$\sim 10^{-4}$使用现实的噪声模型。我们强调，在这些全外延磷掺杂硅量子比特的低电荷噪声环境将有利于实现强耦合的量子比特超导微波腔允许长距离双量子比特操作。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
The effects of alloy disorder on strongly-driven flopping mode qubits in Si/SiGe
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；Department of Physics, University of Maryland（马里兰大学物理系）；School of Physics, University of New South Wales（新南威尔士大学物理学院）
研究合金无序和电荷噪声对Si/SiGe中拍频模式自旋量子比特性能的影响，通过优化脉冲和谷配置实现高保真度操作。
2026-05-15 cond-mat.mes-hall
Heavy-Hole--Light-Hole Mixing and Spin--Photon Coupling in Germanium Flopping-Mode Qubits
University of Konstanz（康斯坦茨大学）
该研究针对锗浮动模式量子比特，采用多带Luttinger-Kohn框架研究双量子点，发现重空穴-轻空穴混合可增强自旋-光子耦合，为锗空穴自旋量子比特与电路-QED架构提供新的可调耦合机制。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherence of a hole spin flopping-mode qubit in a circuit quantum electrodynamics environment
Univ. Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG-Pheliqs（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能与替代能源委员会，格勒诺布尔理工学院，IRIG-Pheliqs）；QuTech and Kavli Institude of Nanoscience, Delft University of Technology（QuTech与卡弗里纳米科学研究所，代尔夫特理工大学）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, IRIG-MEM-L_Sim（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能与替代能源委员会，IRIG-MEM-L_Sim）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, Consejo Superior de Investigaciones Cientificas（马德里材料科学研究所，西班牙高等科学研究委员会）；Univ. Grenoble Alpes, CEA, LETI, Minatec Campus（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，法国原子能与替代能源委员会，LETI，米纳泰克校区）
本文展示了一种硅纳米线中的翻转模空穴自旋量子比特，通过耦合高阻抗谐振器实现快速、高保真度操作，并揭示光子效应是限制相干性的主要因素。
2026-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum state preparation in semiconductor dots by adiabatic rapid passage
特定量子态的制备是量子动力学的各种提议的实际用途的必需步骤。我们报告了一个实验演示的光学量子态制备在半导体量子点与电读出，这与早期的工作的基础上拉比触发的方法是强大的相对于光耦合的变化。我们使用绝热快速通道，它能够将单个点反转到指定的上能级。我们证明了当脉冲功率超过反转阈值时，最终状态与功率无关。这为在半导体点中制备量子态提供了一种新的工具，具有广泛的潜在用途。
2010-06-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent and ultra-low-power EDSR with a flopping-mode spin qubit in germanium
École Polytéchnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本研究在锗中实现翻转模式自旋量子比特，通过双量子点离域自旋，在低磁场下以超低功耗实现高保真单量子比特门操作，并揭示弛豫机制。
2026-09-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sweet-spot protection of hole spins in sparse arrays via spin-dependent magneto-tunneling
该研究构建双量子点空穴构成的最小稀疏阵列的微观理论，发现隧穿耦合的自旋相关磁修正可维持并新增自旋最佳工作点，结果可解释相关实验现象，适用于各类规模的稀疏阵列编码。
2025-10-29 cond-mat.mes-hall
Robust quantum dot state preparation via adiabatic passage with frequency-swept optical pulses
半导体量子点中的能态与原子中的一样是离散的，并且量子态可以用共振激光脉冲进行相干控制。长的相干时间允许在固态设备中观察单个偶极跃迁的拉比跳跃，对于该拉比跳跃，上态的占用敏感地取决于偶极矩和激发激光功率。我们报告的强大的量子态的制备使用的光学技术，利用快速绝热通道从地面到激发态通过激发与激光脉冲的频率扫描通过共振。在光致发光实验中的这种观察是可能的，通过引入一种新的光学检测方案的共振电子空穴对（激子）的产生。
2010-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Few-photons model of the optical emission of semiconductor quantum dots
Jaynes-Cummings模型为辐射场中的单电子二能级系统提供了一个完善的理论框架。对于半导体发光体，例如由许多粒子相互作用主导的量子点，类似的精确可解模型是未知的。我们访问这些系统的广义集群扩展，光子概率集群扩展：一个可靠的方法，在许多身体电子系统的光子动力学。作为第一个应用程序，我们讨论真空拉比flopping和表明，它们的振幅决定了电子的数量在量子点。
2009-07-10 cond-mat.mes-hall
Two-photon interference and coherent control of single InAs quantum dot emissions in an Ag-embedded structure
我们最近报道了成功的制造明亮的单光子源的基础上银嵌入式纳米锥结构，将InAs量子点。该光源的光子收集效率高达24.6%。在这里，我们展示了各种类型的光子表征的银嵌入的纳米锥结构，确认其多功能性方面的广泛的量子光学应用的结果。我们测量了一阶自相关函数来评估发射光子的相干时间，以及二阶关联函数，这揭示了多光子产生的强烈抑制。Hong-Ou-Mandel型双光子干涉显示出发射光子的高不可分辨性。在准共振激发下，通过拉比振荡证明了相干布居翻转。利用$π$脉冲准共振激发实现了$g^{(2)}$（0）值为0.008的极高单光子纯度。
2014-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposed robust and high-fidelity preparation of excitons and biexcitons in semiconductor quantum dots making active use of phonons
它演示了如何激子和双激子态的量子点可以制备具有高保真度的皮秒时间尺度上驱动点与强激光脉冲，被调谐以上的激子共振的激子制备和共振与激子跃迁的双激子制备。该方案利用了光驱动量子点中光子修饰态的声子诱导弛豫，并结合了Rabi跳跃的简单性和绝热快速通过方案的鲁棒性。我们的协议允许按需，快速和几乎完美的状态准备，即使在强载波声子相互作用，其他计划失败。事实上，所提出的协议的性能被证明是更好的更强的载波声子相互作用。
2013-03-14 cond-mat.mes-hall
Mechanism of half-frequency electric dipole spin resonance in double quantum dots: Effect of nonlinear charge dynamics inside the singlet manifold
量子点中的电子动力学通过电偶极自旋共振（EDSR）表现在自旋翻转谱中。在分离双量子点两个不同单重态的中性点附近，$2\times2$单重态流形中的电荷动力学可以用1/2赝自旋来描述。在这个区域，电荷动力学是高度非线性的，并强烈地受到软赝自旋模式的影响。结果，对外部驱动的响应包括驱动频率的第一和第二谐波以及它们的拉曼卫星被赝自旋频率移位。在自旋轨道偶联体点的EDSR谱中，它们表现为自旋翻转跃迁的电荷卫星。该理论描述了自旋阻塞谱中异常半频EDSR的总体特征[Laird等人，半秒Sci.特乔{ \bf 24}，064004（2009）]。
2011-12-21 cond-mat.mes-hall
Spin-photon coupling using circular double quantum dots
Lund University（隆德大学）；University of Copenhagen（哥本哈根大学）
本文提出基于环形双量子点的微波自旋-光子接口，通过理论模型分析自旋轨道耦合与磁通量的相互作用，展示环状态形成机制，并探讨如何通过调制实现自旋-光子耦合的调控。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-orbit signatures in the dynamics of singlet-triplet qubits in double quantum dots
我们用数值和解析的方法研究了外加磁场作用下双电子GaAs双量子点中的自旋轨道相互作用。特别地，我们通过模拟穿过单重态-三重态（$S-T_+$）共振的Landau-Zener电压失谐扫描，得到了单重态的返回概率。我们的研究结果表明，非自旋守恒的interdot隧穿过程所产生的自旋轨道相互作用有明确的签名。这些允许直接访问的自旋轨道相互作用的规模，其特征在于由频率偏移和傅立叶振幅调制的拉比跳跃动力学的单线态-三线态量子位$S-T_0$和$S-T_+$。通过应用Bloch-Feshbach投影形式主义，我们分析表明，上述效应起源于自旋轨道相互作用和电子自旋和GaAs核自旋之间的超精细相互作用驱动的过程之间的相互作用。
2017-04-09 cond-mat.mes-hall
Photo-assisted spin transport in double quantum dots with spin-orbit interaction
本研究探讨了交流电场下自旋轨道相互作用对双量子点动力学的影响，发现光辅助干涉产生自旋极化暗态，可用于精确测量自旋轨道耦合，并实现高度可调的自旋滤波器及共振翻转模式量子比特。
2023-05-08 cond-mat.mes-hall
Measurement-Based Entanglement of Semiconductor Spin Qubits
该研究针对半导体自旋量子比特的基于测量的纠缠问题，推导了硅双点摆动模式自旋量子比特对的随机主方程并开展数值模拟，发现提升腔外耦合率可在保持一定产率的情况下显著提高纠缠保真度，为实验实现提供了方向。
2023-12-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong coupling between a microwave photon and a singlet-triplet qubit
本研究将InAs纳米线双量子点集成到谐振器中，实现了微波光子与单重态-三重态量子比特的强耦合，耦合强度达139 MHz，为大规模量子系统奠定基础。
2023-09-01 cond-mat.mes-hall 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
Spin-valley system in a gated MoS$_2$-monolayer quantum dot
本研究的目的是设计一种基于MOS $_2$单分子层中的栅极定义的量子点的纳米器件，通过施加控制电压来调节器件的限制电势并强制谷间跃迁。本发明的Rashba自旋-轨道耦合另外允许自旋操作。此外，这两种效应都使自旋谷SWAP成为可能。考虑到可行的点形成电位和控制Rasha耦合的电场，器件结构被逼真地建模。因此，通过进行可靠的数值模拟，我们展示了如何通过电气控制设备中电子的状态，我们可以在自旋谷双量子位系统中获得单量子位和双量子位（因此是通用的）门。通过模拟，我们研究了基于单电子的双量子位\textit{locally}的实现的可能性，具有一个有趣的特点，即双量子位门比单量子位门更容易实现。
2019-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley splitting of single-electron Si MOS quantum dots
硅基金属氧化物半导体量子点是高保真、可制造量子比特的突出候选者。由于硅的能带结构，额外的低能量状态持续在这些设备中，提出了挑战和机遇。尽管这些谷态的物理机制一直是人们深入研究的主题，但实验和理论之间的定量一致性仍然难以捉摸。在这里，我们提出的数据从一个新的实验探测谷态的量子点设备和开发一个理论，是在定量协议与新的实验和最近报道的。通过采样数百万的界面粗糙度的现实情况下，我们的方法提供的证据表明，尽管从根本上不同的处理，两个样本之间的谷物理本质上是相同的。这项工作提供了第一个证据，证明谷分裂可以在金属氧化物半导体量子点中确定性地预测和控制，这是此类系统实现可靠量子位平台的关键要求。
2016-10-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of exciton dephasing in quantum dots through ultrafast multipulse control
我们研究了Viola和Lloyd [Phys. Rev. A 58，2733（1998）]开发的方案在基于激子的自组装量子点量子计算中控制退相的有用性和可行性。我们证明了通过施加一个简单的周期性控制脉冲序列，可以显著增强受声子诱导的退相作用的受限激子量子比特的光学相干性。量子点的形状对退相特性有显著影响。值得注意的是，我们发现，具有为实现量子计算而优化的参数的量子点是最容易受到失相影响的，然而周期性去耦对于这种类型的量子点是最有效的。我们还表明，电场的存在下，这是一个必要的成分，许多激子为基础的量子计算计划，可以进一步提高控制效率。我们的研究结果表明，动态解耦可能是一种方法的选择，在量子算法的空闲阶段的激子量子比特的鲁棒存储。
2008-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-fidelity dispersive spin sensing in a tuneable unit cell of silicon MOS quantum dots
该研究在工业级 300 mm 平面硅 MOS 量子点单元胞中实现紧凑 SEB 色散自旋传感，结合独立栅控与隐马尔可夫模型，获得最高 99.92% 读出保真度。
2025-05-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-Based Quantum Dot Quantum Computing
本文首先简要介绍了基于量子点的量子计算的理论和实验研究进展，然后重点介绍了基于自旋的量子计算方案，这些方案由于电子和核自旋的相干时间相对较长而被认为是最具可扩展性的。主要内容包括自旋相干、自旋相互作用、自旋探测以及基于自旋的量子计算的实验研究现状。
2004-11-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Fidelity Qubit Control in a Natural Si-MOS Quantum Dot using a 300 mm Silicon on Insulator Wafer
Hitachi Cambridge Laboratory（日立剑桥实验室）；Ghent University（根特大学）；Hitachi, Ltd.（日立有限公司）
利用300毫米硅基绝缘体晶圆实现高保真量子位控制，通过优化Rabi频率和反馈协议，在低频磁噪声下取得高保真度成果。
2025-12-04 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
A 2x2 quantum dot array in silicon with fully tuneable pairwise interdot coupling
本研究制备了硅基MOS 2×2量子点二维阵列，通过间隙交换栅实现所有近邻点间耦合的宽范围可调，在4.2K下验证了多量子点构型，为兼容代工制造的二维量子处理器研发奠定了基础。
2025-06-17 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
Noise-Protected Gate for Six-Electron Double-Dot Qubits
在中等磁场中，六电子双量子点中的单重态-三重态自旋量子比特可以表现出对电荷噪声的优异免疫性。这种免疫力来自圆形量子点的第二能量层中轨道的对称性：在这个层中的单重态和三重态具有相同的电荷分布。我们的相位门模拟，其中包括$1/f$电荷噪声波动的陷阱，表明这种对称性是最有效地利用，如果栅极操作之间的甜蜜点深（3，3）和（4，2）的电荷稳定区域迅速切换;预测非常接近一，如果可以进行亚纳秒切换的结晶度。
2014-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simple model for electrical hole spin manipulation in semiconductor quantum dots: Impact of dot material and orientation
我们分析了一个典型的粒子在一个盒子模型的空穴自旋量子比特。该量子点受到静磁场和电场以及射频电场的作用，射频电场由于自旋轨道耦合而驱动拉比振荡。我们推导了拉比频率的方程，在这种情况下，拉比振荡主要是由量子比特态和附近单个激发态之间的耦合引起的。这一制度已被证明占主导地位，例如，薄绝缘体上硅纳米线中空穴自旋量子比特拉比频率的方程突出了控制拉比振荡的参数。特别是，我们表明，（001）衬底上的[110]取向的点比[001]取向的点表现得更好，因为它们最好地利用了主体材料的价带的各向异性。我们还得出结论，硅提供了最好的机会，快速拉比振荡在这个制度，尽管小的自旋轨道耦合。
2019-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low charge noise quantum dots with industrial CMOS manufacturing
本研究定制300mm工业CMOS晶圆生产线，优化MOS栅极堆叠实现硅MOS量子点稳定均匀运行，测得创纪录低电荷噪声，证实噪声符合两能级涨落模型，证明该工艺是高可扩展高保真量子比特的成熟平台。
2022-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic teleportation of electrons in a quantum dot nanostructure
我们提出了一个在由单量子点和双量子点组成的半导体纳米结构中实现电子的确定性量子隐形传态的方案。本文讨论的中心问题是如何设计和实现最有效的-在所需数量的单和双量子位操作-确定性隐形传态协议，为这个系统。使用群论分析，我们表明，确定性隐形传态需要至少三个单量子比特旋转和两个纠缠（sqrt（交换））操作。这些可以使用电子自旋共振（用于单自旋旋转）和交换相互作用（用于sqrt（交换）操作）来实现量子点中的自旋量子位。
2006-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tuning inter-dot tunnel coupling of an etched graphene double quantum dot by adjacent metal gates
石墨烯双量子开启了利用电荷或自旋自由度在这种新型电子材料中存储和操纵量子信息的可能性。然而，蚀刻的石墨烯纳米结构中的杂质和边缘紊乱阻碍了控制点间隧道耦合的能力，tc是人工分子最重要的特性。在这里，我们报告的tc在全金属栅调谐石墨烯DQD的测量。我们发现，TC可以控制连续约四个因素，采用一个单一的门。此外，当电子被一个接一个地栅极泵浦到点中时，tc可以单调地改变为另一个因子4。结果表明，蚀刻DQD中的隧道耦合强度可以在相当宽的范围内以可控的方式变化，这改善了使用石墨烯作为量子位应用的基础材料的前景。
2013-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Prefect spin filtering and spin inverting using a MoS2 quantum dot
研究了在有（无）垂直于钼平面的外电场作用下，MoS2量子点的自旋相关电导和自旋极化.结果表明，在没有电场的情况下，二硫化钼带结构的变形导致自旋分裂的点和非完善的自旋过滤被视为。因此，该技术可用于设计自旋相关的器件的二硫化钼。另外，我们还发现在外加电场的作用下，该器件可以作为一个理想的自旋过滤器和自旋反转器。
2015-01-05 cond-mat.mes-hall
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
Spin orbit field in a physically defined p type MOS silicon double quantum dot
我们从实验和理论上研究了硅中p型金属氧化物半导体双量子点中的自旋轨道场。我们测量了泡利自旋封锁中通过双点的漏电流随磁场的变化。一个有限的磁场可以解除封锁，当外部磁场和SO磁场平行时，解除封锁的效果最差。这样，我们发现隧穿空穴的自旋翻转是由于SO场垂直于双点轴指向并且几乎完全在量子阱平面之外。我们增加了测量的SO项使用组对称表示理论的推导。它预测，没有在平面电场（量子阱的情况下），SO场将主要是在平面内，由一个Rashba和Dresselhaus一样的条款的总和占主导地位。因此，我们解释所观察到的SO场起源于具有大量平面分量的电场。
2020-03-18 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Combining n-MOS Charge Sensing with p-MOS Silicon Hole Double Quantum Dots in a CMOS platform
硅量子点中的空穴由于其作为半导体量子线路中的快速、可调谐和可缩放量子比特的潜力而受到显著关注。尽管如此，在该材料系统中仍然存在挑战，包括难以使用电荷感测来确定量子点中的孔的数量，以及难以控制相邻量子点之间的耦合。在这项工作中，我们解决了这些问题，通过制造双极互补金属氧化物半导体（CMOS）器件，使用多层钯栅。该器件由邻近空穴双量子点的电子电荷传感器组成。我们证明了通过电偶极自旋共振（EDSR）的自旋状态的控制。我们实现了两个数量级以上的点间耦合率的平滑控制，并使用电荷传感器进行自旋-电荷转换，测量了11 μs的空穴单重态-三重态弛豫时间。这些结果为提高空穴自旋量子比特的质量和可控性提供了一条途径。
2022-10-31 cond-mat.mes-hall
Magnetic field dependence of edge states in MoS$_2$ quantum dots
我们研究了单层MoS $_2$量子点在垂直磁场作用下的电子结构。导带和价带之间的耦合产生了位于点边缘附近的中间带隙拓扑态。这些边缘态类似于一维量子环的边缘态。结果表明，它们在磁场作用下呈现出大的类塞曼线性分裂，与点的类Fock-Darwin离域态反交叉，在K（K '）谷引起导（价）带低激发态的类Aharonov-Bohm振荡，并改变了能谱的强场朗道能级极限形式.
2017-09-27 cond-mat.mes-hall
Germanium electrostatic quantum dot with integrated charge detector in an MOS structure
我们报道了一个在纯锗中的静电量子点的制作和表征，它带有一个集成的电荷测量晶体管。该器件使用Al2O3/锗界面来限制锗中的载流子，并使用电子量子点和空穴晶体管的混合设计来进行电荷检测。尽管具有450 cm 2/Vs的适度低温载流子迁移率，但与NiGe源极和漏极接触一起使用的空穴晶体管已经显示出对足以检测隧穿进出量子点的单个电荷的点电势的灵敏度。该器件是用两级栅极叠层实现的，顶层用于吸引电子，下层用于限定电子限制电势并积累空穴晶体管。的可能性，以提高器件的操作使用的Al 2 O3/SiGe/Ge多层限制电子在一个更平滑的界面进行了讨论。
2010-08-30 cond-mat.mes-hall
Few-electrode design for silicon MOS quantum dots
硅金属氧化物半导体（MOS）自旋量子比特已经成为量子信息处理的有前途的平台，最近展示了高保真单量子比特和双量子比特门。然而，为了超越几个量子比特，需要更可扩展的设计，以降低制造复杂性和电极密度。在这里，我们介绍了一种两层金属MOS量子点器件，其中隧道势垒由电极之间的间隙自然形成，并由相邻的积累栅控制。积累门定义的电子水库，并提供近8.5十年/V的隧道速率的可调性，由电荷传感器电子计数测量和直接传输的组合确定。谷分裂在几个电子制度的磁谱探测到6 T的字段，提供了一个估计为290 $μ$ eV的基态间隙。我们展示了双量子点的初步表征，表明这种设计可以扩展到线性点阵列，在电子穿梭等应用中应该是有用的。这些结果激发了MOS量子点设计的进一步创新，可以改善自旋量子位的可扩展性前景。
2019-07-20 cond-mat.mes-hall
Gate-Tunable Quantum Dot in a High Quality Single Layer MoS$_{\mathrm{2}}$ Van der Waals Heterostructure
我们已经制造了一个封装的单层MoS $_{\mathrm{2}}$设备与金属欧姆接触，通过预先图案化的hBN层。在1.7 K温度下，当密度为7 $\times$ 10 $^{\mathrm{12}}$ cm $^{\mathrm{-2}}$时，我们观察到了高达3000 cm $^{\mathrm{2}}$ /Vs的电子迁移率. Shubnikov-de Haas振荡在低至3.3 T的磁场下开始。通过在hBN顶部实现单个量子点栅极结构，我们能够将电子限制在MoS $_{\mathrm{2}}$中并观察到库仑阻塞效应。通过调整中间栅极电压，我们达到了双点制度，我们观察到的标准蜂窝图案的电荷稳定性图。
2018-03-21 cond-mat.mes-hall
Measurement of the Spin Relaxation Time of Single Electrons in a Silicon MOS-Based Quantum Dot
我们报告的测量的自旋弛豫时间T1的个别电子自旋的Si/SiO2-基量子点（QD）的少电子制度。量子点的能量光谱已经使用电荷传感技术进行。自旋弛豫时间随后测量在时域中的泵浦和探测方法。对于含有未成对自旋的量子点，可能只有一个电子，我们发现T1强烈依赖于所施加的磁场。可能的机制导致所观察到的自旋弛豫进行了讨论。
2009-09-15 cond-mat.mes-hall
Imaging electron flow and quantum dot formation in MoS2 nanostructures
在新发现的二维（2D）材料中，MoS 2的半导体薄片显示出纳米电子学的潜力。然而，MoS 2中的载流子迁移率受到来自表面杂质和衬底的散射的限制。为了探测散射源，我们使用冷却扫描探针显微镜（SPM）在4.2 K下对MoS 2霍尔棒样品中的电子流进行成像。电容耦合到SPM针尖改变下面的电子密度，并散射附近流动的电子;当针尖在样品上进行光栅扫描时，可以通过测量两个触点之间的电阻变化来获得流动的图像。我们目前的图像电流通过一个大的接触，衰减指数远离样品边缘。此外，图像显示了当用背栅耗尽密度时，围绕量子点的库仑阻塞电导环的特征“靶心”图案。我们使用电容模型估计这些量子点的大小和位置。
2017-01-26 cond-mat.mes-hall
Magnetic field dependence of electronic properties of MoS$_2$ quantum dots with different edges
利用紧束缚方法研究了垂直磁场作用下正方形、三角形和六边形MoS $_2$量子点的能谱。在MoS $_2$量子点中出现了新的边缘态，这些边缘态分布在整个边缘上，我们称之为环态。在自旋轨道耦合（SOC）的存在下，环态是鲁棒的。相应的环态能级随垂直磁场的变化而振荡，这与Aharonov-Bohm振荡有关。随着环态的形成（坍缩），能级和磁光谱中的峰的磁场依赖性的振荡出现（消失）。随着量子点尺寸的增大，振荡的周期和振幅减小.
2018-02-26 cond-mat.mes-hall
Long-term drift of Si-MOS quantum dots with intentional donor implants
电荷噪声可能对基于量子点（QD）的半导体量子比特的操作有害。我们研究了在量子点附近有意注入施主的Si-MOS器件的低频电荷噪声。我们发现，MOS系统表现出非平衡漂移特性的形式的瞬态和离散的跳跃，不依赖于施主注入的属性。平衡电荷噪声指示$1/f$噪声依赖性，并且噪声强度低至$1~\mathrm{μeV/\sqrt{Hz}}$，与在更多模型GaAs和Si/SiGe系统（其也未被注入）中报道的噪声强度相当。因此，我们证明了植入的量子比特可以在对长期漂移或$1/f$噪声没有不利影响的情况下制造。
2018-01-23 cond-mat.mes-hall
Lifting of Spin Blockade by Charged Impurities in Si-MOS Double Quantum Dot Devices
针对Si-MOS双量子点器件中单态-三态量子比特常缺乏自旋阻塞的问题，本文通过理论与实验证明氧化物内杂散正电荷诱导意外能级导致阻塞解除，并提出采用重叠栅极等设计修改可有效缓解该效应。
2020-04-14 cond-mat.mes-hall
Coupling MOS Quantum Dot and Phosphorus Donor Qubit Systems
基于Si-MOS的QD量子位由于其与当前半导体工业的相似性而具有吸引力。我们介绍了一种高度可调的MOS代工兼容量子位设计，它将静电量子点（QD）与注入施主耦合。我们第一次展示了在量子点-施主交换相互作用和与施主核的超精细相互作用下演化的双电子自旋量子比特的相干双轴控制。这两种相互作用通过表面栅极电压进行电调谐，以提供对两个量子位轴的控制。量子比特退相干受电荷噪声的影响，电荷噪声的强度与GaAs和Si/SiGe等外延系统相似。
2017-05-16 cond-mat.mes-hall
Strongly correlated charge transport in silicon MOSFET quantum dots
量子散粒噪声探测量子导体中电荷传输的动力学，反映准粒子是以稳定的流还是以切分脉冲的形式流过导体。我们在硅金属氧化物半导体场效应晶体管中获得的量子点中进行了高灵敏度的散粒噪声测量。我们的设备的质量使我们能够精确地将不同的输运机制及其统计与量子点的内部状态联系起来。特别是，我们报告在非弹性cotunneling制度，对应于不同的高度相关，非马尔可夫电荷转移过程的大电流波动。我们还观察到异常大的电流波动在低能量的弹性cotunneling制度，其起源仍有待充分研究。
2018-07-12 cond-mat.mes-hall
Inlaid ReS2 Quantum Dots in Monolayer MoS2
二维（2D）过渡金属二硫属化物（TMD）由于其固有的二维限制，是一种很有前景的量子器件材料。它们还提供了实现甚至更低维的面内电子约束的平台，例如，0D量子点，具有奇异的物理特性。然而，在1L晶体中制造这种横向限制的单层（1L）纳米结构仍然具有挑战性。在这里，我们报告的实现1L ReS2量子点外延镶嵌在1L MoS2的两步化学气相沉积方法结合等离子体处理。ReS2和MoS2之间的横向晶格失配导致1L ReS2纳米点的尺寸依赖的晶体结构演化和面内应变。光谱分析表明，在1L ReS2量子点和MoS2基质之间存在异常的电荷转移，这是由于电子在1L ReS2量子点中被俘获所致。该研究为在二维材料中实现面内量子限制器件在量子信息中的潜在应用奠定了基础。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Valley qubit in gated MoS$_2$ monolayer quantum dot
本研究的目的是设计一种纳米器件，基于MoS $_2$单层，在定义明确的谷量子位上执行操作。我们展示了如何将电子限制在单层内的门诱导量子点中，并对其谷自由度进行非操作。通过施加到局部栅极的振荡电压调制限制电位，所有操作都是电性地进行的。这种量子点结构被逼真地建模。通过这些模拟，我们研究了实现谷量子比特的可能性，类似于自旋量子比特的实现。我们准确地模拟内的潜在的纳米器件占适当的边界条件的栅极和空间相关的材料介电常数通过求解广义泊松方程。系统的时间演化得到了现实的自洽泊松-薛定谔紧束缚计算的支持。紧束缚的计算进一步证实了有效连续模型内的模拟。
2018-05-23 cond-mat.mes-hall
Hyperfine Interaction in a MoS$_2$ Quantum Dot: Decoherence of a Spin-Valley Qubit
过渡金属二硫属化物单层（TMD-ML）半导体量子点是实现电子自旋谷量子比特的一种成功且有前途的器件。TMD-ML半导体量子点中的电子自旋可以被高精度地隔离和控制，但是由于与周围环境（例如核自旋环境）的不可避免的耦合，其仍然遭受退相干。一个常见的工具，调查系统，如在这项工作中考虑的是密度矩阵形式主义，提出了一个精确的主方程的中心自旋（自旋量子位）系统中的时间依赖性和耦合到核自旋浴的超精细相互作用。主方程提供了中心自旋动力学的统一描述。更详细地分析这一点，我们计算保真度损失由于奥弗豪泽场超精细相互作用在一个广泛的核自旋数$\mathcal{N}$。
2021-11-23 cond-mat.mes-hall
All-electrical universal control of a double quantum dot qubit in silicon MOS
基于类晶体管硅MOS纳米器件的量子比特在量子计算中具有广阔的应用前景。在这项工作中，我们展示了一个双量子点自旋量子比特，它是全电控的，不需要任何外部组件，如微磁体，这可能会使集成复杂化。量子比特的通用控制是通过自旋轨道和交换相互作用实现的。使用Single Shot读出，我们展示了DC和AC控制技术。所使用的制造技术与CMOS完全兼容。
2018-02-06 cond-mat.mes-hall
