A Graphene Quantum Dot with a Single Electron Transistor as Integrated Charge Sensor
我们已经开发了一种蚀刻工艺来制造量子点和附近的单电子晶体管作为单层石墨烯中的电荷检测器。检测器的高电荷灵敏度用于探测库仑金刚石以及点中的激发光谱，即使在通过量子点的电流太小而不能通过常规传输装置测量的情况下。基于石墨烯的量子点和集成的电荷传感器充当在无核自旋的量子世界中形成固态量子比特的基本构建块。
2010-08-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum strain sensor with a topological insulator HgTe quantum dot
提出了碲化汞量子点的电子学性质理论，并提出了一种基于应变驱动跃迁的应变传感器，该跃迁从具有反向能带结构和强拓扑保护的量子边缘态的碲化汞量子点跃迁到能隙中没有边缘态的正常态.边缘态的存在或不存在导致跨量子点的电导率的大的开/关比，其可通过调节源极-漏极电压窗口中的导电沟道的数量来调节。HgTe量子点的电子性质作为尺寸和施加的应变的函数描述使用八带kp Luttinger和Bir-Pikus哈密顿量，与表面状态确定与Luttinger旋量的手征性，并通过广泛的数值对角化的哈密顿量。
2014-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
QDarts: A Quantum Dot Array Transition Simulator for finding charge transitions in the presence of finite tunnel couplings, non-constant charging energies and sensor dots
本研究提出高效模拟器QDarts，可模拟平衡态量子点阵列的电荷稳定性图，定位高维电压空间中的电荷态及跃迁，纳入隧穿耦合等多种效应，能匹配文献实验结果，为QDA实验测试和器件调谐方法开发提供支持。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
On Noise-Sensitive Automatic Tuning of Gate-Defined Sensor Dots
本文研究了门定义量子点传感器点的自动调谐问题，通过分析测量数据的噪声特性并评估改进多种噪声估计器，提出利用Chen等人的估计器识别最佳工作区间，实现了对感兴趣侧翼的有效分类。
2025-08-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast sensing of double-dot charge arrangement and spin state with an rf sensor quantum dot
报道了双量子点的电荷排列和自旋态的单次测量，测量时间可达~ 100 ns。感测使用在库仑阻塞状态中的近端量子点的射频反射测量。该传感器的量子点比同类量子点接触传感器灵敏30倍，在射频单次测量中信噪比提高3倍。数值模拟与实验定性一致，表明量子点传感器灵敏度的提高是由于减少了屏蔽和寿命展宽。
2010-04-26 cond-mat.mes-hall
Dispersive Readout of a Few-Electron Double Quantum Dot with Fast rf Gate-Sensors
我们报道了利用原位栅电极作为灵敏探测器，在少电子区实现了双量子点电荷态的色散读出。我们基准此门检测技术对完善的量子点接触（QPC）电荷检测器，并发现相当的性能与10 MHz的带宽和6.3 × 10-3 e/ \sqrt Hz的等效电荷灵敏度。色散栅传感减轻了量子点系统中单独的电荷检测器的负担，并有望在按比例放大的阵列中实现量子位的读出。
2012-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit quantum-dot sensors: noise cancellation by coherent backaction, initial slips, and elliptical precession
从理论上研究了具有强库仑排斥的传感器量子点对被电容探测的量子比特瞬态动力学的反作用。我们表明，测量反作用引起的噪声的电子cotunneling通过传感器是令人惊讶的减轻最近确定的相干反作用[PRB 89，195405]所产生的量子涨落。这种重正化效应在半经典随机涨落模型中是缺失的，通常在玻恩-马尔可夫方法中也是缺失的，玻恩-马尔可夫方法试图避免计算量子比特加传感器的非平稳、非平衡状态。从技术上讲，我们整合了载流电极，以获得联合的非平衡探测器量子比特动力学的动力学方程。我们发现，传感器电流响应，水平重整化，cotunneling，和领先的非马尔可夫校正总是一起出现，不能单独关闭在实验中或理论上忽略。我们分析了减少量子比特状态的反作用-捕获传感器量子点对量子比特施加的全部非马尔可夫效应-通过将Liouville空间分解为准稳态和快速衰减模式。重要的是，即使在最简单的高温、弱测量极限下，传感器也不能完全消除：量子位状态经历了一个初始滑移，该滑移持续了许多量子位周期，并取决于量子位加传感器量子点的初始制备。因此，量子点传感器不能被建模为“黑匣子”，而不考虑其动态变量。我们还发现，布洛赫矢量松弛（T1）沿着一个轴，这是不正交的平面中的布洛赫矢量退相（T2），模糊的概念T1和T2时间。最后，布洛赫矢量的进动运动在倾斜的退相平面内被扭曲成椭圆。
2016-05-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-shot readout of multiple donor electron spins with a gate-based sensor
本研究提出一种紧凑的纳米级单引线量子点（SLQD）传感器，在全外延硅供体器件中实现了对多个供体电子自旋的高保真单次读出，显著提升了单个传感器的可读量子比特数量并降低了传感器密度。
2022-03-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detection of the relaxation rates of an interacting quantum dot by a capacitively coupled sensor dot
本文从理论上研究了用电容耦合的传感点作为静电计探测单能级量子点的衰变时标。我们研究了测量反作用对量子点衰变率的影响，并阐明了其机理。我们明确地表明，该设置可以用来测量裸量子点弛豫率，通过选择门脉冲，最大限度地减少反作用。有趣的是，我们发现，除了电荷弛豫率，也可以访问与费米子宇称在点的速度与此设置。
2014-05-29 cond-mat.mes-hall
Real-Time Feedback Control of Charge Sensing for Quantum Dot Qubits
测量少电子量子点中的电荷组态是实现基于自旋的量子信息处理的关键技术。虽然通过使用近端量子点电荷传感器可以进行快速和高保真度的测量，但是它们的操作范围有限并且易于受到电干扰。在这里，我们演示了实时操作的电荷传感器在反馈回路中，以保持其灵敏度适合于快速电荷感测在Si/SiGe双量子点。由于操作量子点的栅极电压的变化和$1/f$电荷波动而对电荷灵敏度的干扰由具有$\approx 100\,{\rm kHz}$带宽的数字PID控制器补偿。电荷传感器的快速自动调谐实现了无阻碍的电荷稳定性图测量，从而促进了实时量子点调谐和亚微秒单次自旋读出，而不会在用于量子信息处理的耗时实验中损害电荷传感器的性能。
2021-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge states, triple points and quadruple points in an InAs nanowire triple quantum dot revealed by an integrated charge sensor
在InAs纳米线上实现了与电荷传感器集成的串联三重量子点，通过直接输运和电荷传感测量揭示了其复杂电荷态、四重点及八种电荷态，并演示了其作为量子元胞自动机的操作。
2023-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detection of charge states of an InAs nanowire triple quantum dot with an integrated nanowire charge sensor
实现了与量子点（QD）电荷传感器集成的线性三重量子点（TQD）。TQD和电荷传感器由两个相邻的InAs纳米线通过精细指栅技术构建。通过测量TQD的直接输运信号和通过纳米线QD传感器检测TQD中的电荷态跃迁来研究纳米线TQD的电荷态配置。通过直接输运测量和电荷态跃迁检测测量获得的TQD的电荷稳定性图中实现了极好的协议。结果表明，电荷稳定性图的特征是三组斜率不同的电荷态跃迁线，对应于TQD中三个量子点的电子占据数的变化。它还表明，集成的纳米线QD传感器是高度敏感的，可以检测的情况下，直接传输信号的TQD是太弱，是可测量的电荷态跃迁。调谐到一个政权，其中所有的三个量子点在TQD是接近共振与费米能级的源和漏水库和共存的三重和四重点成为可能，也已经证明了在该地区的电荷传感器的帮助下，TQD的直接传输信号几乎不可见。
2020-12-10 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
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
Fully tunable hyperfine interactions of hole spin qubits in Si and Ge quantum dots
空穴自旋量子比特是可扩展量子计算机的前沿平台，但最先进的设备受到来自与核缺陷的超精细相互作用的噪声的影响。我们发现，这些相互作用具有高度可调的各向异性，这是由设备设计和外部电场控制。这种可调谐性使得超精细噪声被抑制了一个数量级并且与同位素纯化的材料相当的最佳点成为可能。我们确定了令人惊讶的简单设计，其中量子位是高度相干的，并且在很大程度上不受电荷和超精细噪声的影响。我们发现，细长量子点典型的大自旋轨道相互作用不仅加快了量子位操作，而且还显着地重新规范化超精细噪声，定性地改变了驱动量子位的动力学，提高了量子位门的保真度。我们的研究结果可以作为设计高性能量子比特以扩大量子计算机的指导方针。
2021-06-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamically controlled charge sensing of a few-electron silicon quantum dot
我们报告了一个硅金属氧化物半导体量子点使用单电子晶体管作为动态反馈控制的电荷传感器的电荷传感测量。使用数字控制的反馈，传感器表现出灵敏和强大的检测的量子点的电荷状态，即使在存在的电荷漂移和随机电荷重排。该传感器使得量子点的占据率能够被探测到单电子水平。
2011-07-08 cond-mat.mes-hall
Wigner molecules in phosphorene quantum dots
我们研究了具有圆形和细长几何形状的静电场约束的磷烯量子点中电子系统的维格纳结晶。有效质量的各向异性允许在实验室框架中形成维格纳分子，其具有比限制电势更低的对称性的限制电荷密度。我们发现，在圆形量子点中，单独的单电子岛形成的两个和四个限制的电子，但不是三个捕获的载流子。维格纳结晶的光谱特征进行了讨论。具有Wigner分子态的系统的特征在于在$B=0$处的近简并基态，并且容易被外部磁场自旋极化。在没有形成单电子岛的电子系统中，观察到在$B=0$的激发态的更均匀的分布，并且受限系统在1特斯拉量级的磁场下经历基态对称性转变。圆形量子点中的五个电子系统被表示为一种特殊情况，当磁场改变时，基态中出现两种电荷配置：一种是在实验室框架中形成的单电子岛，另一种是只有系统内部坐标中的对关联函数具有三个电子的分子形式。当量子点的电子质量较大时，量子点沿锯齿形方向的取向更容易形成准一维形式的维格纳分子。沿着扶手椅方向的较小的电子有效质量允许冻结电子运动中的横向自由度。
2022-10-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Strongly temperature-dependent recombination kinetics of a negatively charged exciton in asymmetric quantum dots at 1.55 μm
我们报告强烈的温度依赖性动力学的带负电荷的载流子复合物在非对称的InAs/AlGaInAs/InP量子点（破折号）发射在电信波长。该结构是高度细长的和大体积的，这导致非典型的载流子限制特性与$s$ - $p$壳层能量分裂远低于光学声子能量，这强烈影响声子辅助弛豫。探测发射动力学与时间分辨的microphotoluminescence从一个单一的点，我们观察到一个强烈的非单调的温度依赖性的带电激子寿命。利用动力学速率方程模型，我们发现通过激发带电激子三重态的弛豫侧路径可能导致这种行为。然而，这涉及通过电子自旋翻转的有效的单重态-三重态弛豫。因此，我们解释的结果作为一个间接的观察强烈增强的电子自旋弛豫没有磁场，可能导致非典型的限制特性。
2018-07-28 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Si/SiGe quantum dot with superconducting single-electron transistor charge sensor
我们报道了一种用于制备表面栅控Si/SiGe量子点和集成超导单电子晶体管（S-SET）电荷传感器的工艺。使用深台面蚀刻和AlOx回填的组合来减少栅极泄漏。在漏电流被抑制后，在0.3K的温度下观察到量子点的库仑振荡和S-SET的电流-电压特性。通过使用S-SET执行QD电荷状态的感测来确认S-SET与QD的耦合。
2011-02-22 cond-mat.mes-hall
Fabrication and characterization of an undoped GaAs/AlGaAs quantum dot device
我们展示了一个双量子点的发展与集成的电荷传感器制造在未掺杂的GaAs/AlGaAs异质结使用双顶栅设计。基于对集成电荷传感器的评估，双量子点可以被调谐到少电子区。此外，双量子点的点间耦合可以根据中间栅极上的电压在很大程度上调谐。该量子点被证明是可调谐的，从一个单一的点到一个良好的隔离双点。为了评估这种设计的稳定性，测量了由1/f噪声引起的电势波动。基于本文的研究结果，在未掺杂的GaAs/AlGaAs半导体中开发的量子点设计显示了未来开发纳米器件的潜力。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Double quantum dot with integrated charge sensor based on Ge/Si heterostructure nanowires
半导体双量子点中的耦合电子自旋有望成为固态量子比特的基础。到目前为止，大多数实验都使用III-V族材料，其中相干性受到超精细相互作用的限制。Ge/Si异质结构纳米线似乎非常适合克服这一限制：自旋零核的优势抑制了超精细相互作用，化学合成创造了一个清洁和无缺陷的系统，具有高度可控的性能。在这里，我们提出了一个顶栅定义的双量子点的基础上Ge/Si异质结构纳米线与点之间的耦合和引线完全可调。我们还展示了一种新的方法，在一个一维纳米结构的电容耦合的双点到一个相邻的纳米线上的单点的电荷传感。双量子点和集成的电荷传感器用作形成无核自旋的固态自旋量子位所需的基本构建块。
2007-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sensing dot with high output swing for scalable baseband readout of spin qubits
针对半导体自旋量子比特读出中电荷传感器输出摆幅受限的问题，提出漏极与传感点高度解耦的非对称传感点设计，将输出摆幅提升至3mV，为低功耗近邻读出放大器的应用奠定基础。
2023-05-04 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
Dispersive readout of a silicon quantum device using an atomic force microscope-based rf gate sensor
本文提出利用AFM针尖将亚微米浮栅耦合到射频反射电路，实现对Si/SiGe单量子点和双量子点的色散电荷传感，获得SNR为2的电荷跃迁检测，并显著抑制寄生电荷陷阱干扰。
2023-05-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dispersive readout of a silicon quantum dot with an accumulation-mode gate sensor
灵敏的电荷检测使得固态系统中的量子位读出成为可能。最近，一种替代完善的电荷检测通过片上静电计已经出现，在原位门检测器和射频色散读出技术的基础上。这种方法有望通过消除对专用于感测的额外设备组件的需求来促进可扩展性。在这里，我们执行基于栅极的色散读出的积累模式硅量子点。我们观察到，积累模式的门检测器的响应显着影响其偏置电压，特别是如果这超过了电子积累的阈值。我们讨论和解释这些结果的色散响应的竞争电容的贡献。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall
Exciton Footprint of Self-assembled AlGaAs Quantum Dots in Core-Shell Nanowires
纳米线中量子点系统构成了先进光子学和传感应用的构建模块。发射器的电子对称性影响其功能能力。在这里，我们研究了富镓量子点嵌套在GaAs-AlGaAs核壳纳米线的外壳的精细结构。我们使用光谱学来解决由交换项引起的分裂，并提取发射器的主要参数。我们的研究结果表明，量子点可以主机中性以及电荷激子复合物和激子表现出轻微拉长的足迹，主轴相对于生长轴倾斜。纳米线中的GaAs-AlGaAs发射极特别有希望克服其他系统中的应变限制，并具有集成在通用光子结构中的好处。
2014-07-23 cond-mat.mes-hall
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
Electron cascade for spin readout
限制在半导体量子点阵列中的电子同时具有电荷和自旋自由度。自旋提供了一个良好的可控和长寿的量子位实现。点阵列中的电荷配置受到库仑排斥的影响，并且相同的相互作用使得电荷传感器能够探测这种配置。在这里，我们表明，库仑排斥允许初始电荷跃迁，以诱导随后的电荷跃迁，诱导级联的电子跳跃，像推倒多米诺骨牌。级联可以沿着量子点阵列在一段距离上传输信息，该距离远超过直接库仑排斥的效果。我们证明，级联的电子可以结合泡利自旋封锁读出自旋使用远程电荷传感器。我们在1.7 $\mathrmμ$ s内实现了> 99.9%的自旋读出保真度。基于级联的读出使得能够操作密集堆积的二维量子点阵列，其中电荷传感器放置在外围。这种阵列的高连通性极大地提高了量子点系统用于量子计算和模拟的能力。
2020-02-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detection and control of charge states in a quintuple quantum dot
一个半导体五重量子点与两个电荷传感器和一个额外的接触，从电子库的中心点制造展示的概念，可扩展的架构。该设计使得能够形成五个点，如通过测量离相应电荷传感器最近的三个点的电荷状态所确认的。电容模型很好地再现了测量稳定图的门特性，这些结果为实现大规模可控多量子点系统迈出了重要一步。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall
Fast charge sensing of Si/SiGe quantum dots via a high-frequency accumulation gate
量子点阵列是实现自旋量子位的通用平台，因为高带宽传感器点可以与单点、双点和三点量子位集成，从而产生快速和高保真度的量子位读出。然而，对于未掺杂的硅器件，传感器欧姆的反射测量受到二维电子气（2DEG）的有限电阻率的影响，并且替代的读出方法限于测量量子位电容，而不是量子位电荷。通过将表面贴装谐振电路耦合到高阻抗传感器的柱塞栅极，我们实现了与电阻性2DEG兼容的快速电荷传感技术。我们证明了这一点，通过获取在高速电荷稳定性图的双和三点阵列的Si/SiGe异质结构，以及脉冲栅极单次充电和自旋读出的集成时间低至2.4 $μ$ s。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall
Quantum nanostructures in strongly spin-orbit coupled two-dimensional systems
近年来，在低维强自旋轨道耦合系统的实验研究中，人们对这种耦合对半导体纳米结构中电子能谱的影响提出了质疑。结果表明，在强耦合极限下，这种效应是深刻的。在圆形量子点中，一种软模式发展，在强烈拉长的量子点中，电子自旋受到保护，不受环境的影响，量子线能谱的下分支在动量空间的宽区域中变得几乎平坦。
2012-09-04 cond-mat.mes-hall
Jellybean quantum dots in silicon for qubit coupling and on-chip quantum chemistry
硅金属氧化物半导体（SiMOS）量子点自旋量子比特的小尺寸和优异的可集成性使其成为可大规模制造的、按比例放大的量子处理器的有吸引力的系统。此外，如果选择具有稀疏量子位阵列的架构，则可以在量子位之间的芯片上集成经典控制电子器件。在这种架构中，量子比特要么通过穿梭在芯片上传输，要么通过中介量子系统在短距离到中距离上耦合。本文研究了一种细长量子点--一种所谓的豆状量子点--的电荷和自旋特性，以作为量子比特-量子比特耦合器的前景。在mK温度下对SiMOS量子点器件进行了电荷输运、电荷传感和磁谱测量，并与Hartree-Fock多电子模拟进行了比较。在低电子occupancy，其中无序效应和强电子-电子相互作用占主导地位的静电约束电位，数据揭示了三个耦合点的形成，类似于一个可调的，人工分子。一个点形成在栅极下方的中心，两个点形成在边缘。在高电子占有率下，这些点合并成一个具有明确定义的自旋态的大点，验证了量子点具有在未来量子计算架构中用作量子位耦合器的潜力。
2022-08-08 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Single-Gate Accumulation-Mode InGaAs Quantum Dot with a Vertically Integrated Charge Sensor
我们报道了一个由单栅电极控制的少电子量子点的制备和表征。我们的器件采用双量子阱设计，其中掺杂控制下阱的占用，而上阱在自由表面下保持空的。一个小的空气桥栅极接触表面，并正偏置，以吸引横向限制的电子进入上阱。这个积累模式点和较低的井之间的电子隧穿检测使用量子点接触（QPC），位于稍微偏离点栅极。点的电荷状态通过监测夹断附近的QPC的差分电压来测量。观察到从N=0开始的加成谱作为栅极电压的函数。单电子直流灵敏度被确定为高达8.6%，导致信噪比约为9：1，等效噪声带宽为12.1 kHz。与零到一个电子跃迁相关的随机电报信号的分析允许测量单电子点的填充和空状态的寿命：分别为0.38 ms和0.22 ms，对于在两个阱之间具有10 nm AlInAs隧道势垒的器件。
2009-10-19 cond-mat.mes-hall
Graphene-based charge sensors
我们讨论了石墨烯纳米带为基础的电荷传感器，并专注于其功能的存在下，外部磁场和高频脉冲施加到附近的栅电极。电荷检测器在高达7 T的面内磁场和高达20 MHz的脉冲频率下工作良好。通过分析在附近的量子点中的各个充电事件处的电荷检测器的电流中的阶跃高度，我们确定相对于所施加的电荷检测器偏压的理想操作条件。可以实现1.3*10^-3 e/sqrt{Hz}的平均电荷灵敏度。此外，我们还研究了电荷探测器电流对通过附近量子点的量子输运的反作用。通过将电荷检测器偏压设置为0至4.5 mV，我们可以将在量子点处测量的库仑峰值电流增加约400倍。此外，我们可以完全解除量子点中的库仑阻塞。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall
Charge sensing in enhancement mode double-top-gated metal-oxide-semiconductor quantum dots
量子点的横向耦合电荷感测是高度期望的，因为即使当通过量子点本身的传导被抑制时，它也能够进行测量。在这项工作中，我们证明了这样的电荷传感在一个双顶栅MOS系统。通过一个点接触收缩附近的量子点集成的电流显示出急剧的2%的变化，对应于点和附近的铅之间的电荷跃迁。我们提取的电荷传感器和量子点之间的耦合电容，我们表明，它符合集成传感器和量子点系统的三维电容模型。
2009-09-18 cond-mat.mes-hall
Characterization of individual charge fluctuators in Si/SiGe quantum dots
本研究针对硅量子点中电荷噪声来源不明的问题，通过输运测量与阿伦方差、因子隐马尔可夫模型分析，表征了Si/SiGe量子点中的单个二能级涨落体，揭示了其切换时间的调控规律与物理起源，为抑制电荷噪声提供了实验依据。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Light / heavy hole switching with correlated characterization on a single quantum dot : Probing the light hole / heavy hole switching with correlated magneto-optical spectroscopy and chemical analysis on a single quantum dot
对含有量子点的同一单根纳米线进行了一系列互补研究：阴极发光光谱和成像，磁场下的显微光致发光光谱和温度函数，以及能量色散X射线光谱和成像。在Si 3 N4薄膜上制备了具有Ti/Al图形的ZnTe纳米线.完整的数据集表明，CdTe量子点的特点是重空穴状态作为基态，虽然压缩失配应变促进轻空穴基态，只要纵横比大于1（拉长的点）。整个结构的数值计算表明，从重空穴到轻空穴配置的过渡被推向的值的纵横比远大于单位的存在下的（Zn，Mg）Te壳，并进一步增强的效果由一个小的价带偏移半导体点和周围。
2019-01-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Differential Charge Sensing and Charge Delocalization in a Tunable Double Quantum Dot
我们报告的可调双量子点，在量子制度，集成本地电荷传感器的测量。传感器的空间分辨率足以允许在固定的总电荷下分辨双点系统内的电荷分布。我们使用这种读出方案调查电荷离域作为温度和隧道耦合强度的函数，表明本地电荷传感允许在没有运输的情况下准确确定点间隧道耦合。
2004-02-07 cond-mat.mes-hall
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
Perturbative approach to the capacitive interaction between a sensor quantum dot and a charge qubit
利用非平衡格林函数和无限U拉克鲁瓦近似方法，采用量子比特同位旋算符的Majorana费米子表示，研究了零温下电荷量子比特和传感器量子点（SQD）之间的电容相互作用对它们的耦合常数的二阶微扰.通过计算自洽的自能和格林函数，考虑了反作用对系统动力学的影响。为了证明该方法的适用性，我们调查相关的物理量的系统在零和有限的偏置电压。在SQD与量子比特弱耦合的情况下，我们发现量子比特同位旋矢量的第三分量$\left\langle τ_{3}\right\rangle $的定态期望值与SQD的微分电导之间存在线性关系。此外，我们的数值计算结果预测，SQD的量子比特耦合的差分电导的SQD的影响应在零偏压最大化。此外，我们得到了一个解析表达式来描述的行为的微分电导的SQD的量子比特参数。零偏压下的结果与数值重整化群方法的结果一致。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall
Commercial CMOS Process for Quantum Computing: Quantum Dots and Charge Sensing in a 22 nm Fully Depleted Silicon-on-Insulator Process
本文展示了在GlobalFoundries 22FDX工业工艺下制造的商业纳米结构中，通过栅电压控制量子点形成与耦合，并首次利用单电子盒传感器在商业工艺中实现有效电荷传感。
2024-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge detection of a quantum dot under different tunneling barrier symmetries and bias voltages
我们报告的实现耦合量子点（QD）系统包含两个单量子点在两个相邻的InAs纳米线。一个QD（传感器QD）用作电荷传感器以检测另一个QD（目标QD）中的电荷状态转变。我们研究了目标量子点的隧穿势垒不对称性对目标量子点电荷态跃迁探测可见性的影响。通过目标量子点的电子输运直接信号和传感器量子点的电荷态跃迁检测信号，同时测量了不同势垒栅电压配置下目标量子点的电荷稳定性图。我们发现，只有当目标量子点的隧穿势垒近似对称时，才能在传感器量子点的拉曼信号中观察到目标量子点完整的库仑金刚石边界和涉及目标量子点中激发态的输运过程.通过分析两种隧穿速率的比值对电子输运过程的影响，解释了这些现象。我们的结果表明，在构建电荷传感器集成量子点器件或量子比特时，考虑隧穿耦合的对称性是很重要的。
2021-05-24 cond-mat.mes-hall
Single-electron charge sensing in self-assembled quantum dots
测量单电子电荷是最基本的量子技术之一。电荷传感是测量单自旋或单光子的一个组成部分，已经发展到半导体门定义量子点，导致对单电子电荷，单电子自旋和光子-电子量子界面的物理和应用的深入研究。然而，尽管自组装量子点具有迷人的量子输运现象和突出的光学功能，但该技术尚未实现。本文报道了自组装量子点的电荷传感实验。我们选择两个相邻的点，并在每个点上制作源电极和漏电极，其中一个点作为另一个目标点的电荷传感器。当目标点中的电子的数量改变1时，传感器点电流显著改变，证明了单电子电荷感测。我们还展示了单电子隧穿事件的实时检测。这种电荷传感技术将是将单电子的有效电读出与有趣的量子传输物理学或为自组装量子点开发的先进光学和光子技术相结合的重要一步。
2018-12-07 cond-mat.mes-hall
Remote capacitive sensing in two-dimension quantum-dot arrays
我们研究了采用与晶圆代工厂兼容的全耗尽绝缘体上硅（FD-SOI）工艺制备的绝缘体上硅纳米线场效应晶体管中的栅极定义量子点。包裹在硅纳米线上的一系列分裂栅极自然地沿着单个纳米线产生量子点的$2\times n$双线性阵列。我们开始研究这样的2 $\times$ 2阵列内的量子点的电容耦合，然后显示如何可以扩展这种耦合在两个平行的硅纳米线耦合在一起共享，电隔离，“浮动”电极。利用一个量子点作为单电子盒传感器操作，浮栅用于增强电荷灵敏度范围，使其能够检测单独的硅纳米线中的电荷状态转变。通过比较多个器件的测量结果，我们说明了浮动栅极的影响，通过量化作为点传感器分离和配置内的双纳米线结构的函数的电荷灵敏度衰减。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall
Metastability and quantum coherence-assisted sensing in interacting parallel quantum dots
该研究揭示相互作用的并联量子点因类宇称对称性产生亚稳态，使稳态电流对小扰动高度敏感，从而可利用量子相干效应实现不受温度限制的高性能电荷传感。
2023-04-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Graphene single electron transistor as a spin sensor for magnetic adsorbates
我们研究了单电子输运通过磁性吸附物的石墨烯量子点。我们着重讨论了吸附物的自旋序与器件线性电导之间的关系。通过对具有交换势的紧束缚模型进行数值对角化，模拟了具有磁性吸附物的石墨烯点的电子结构。我们考虑了几种机制，吸附物的磁性状态可以影响单电子晶体管中的传输：通过调整附加能量，通过改变隧穿速率，并在自旋极化电极的情况下，通过磁阻效应。尽管第一种机制总是存在的，但其他机制要求电极具有能量或自旋相关的态密度。我们发现，石墨烯点是最佳的系统来检测几个磁中心的自旋状态。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
Electric field sensing with a scanning fiber-coupled quantum dot
我们演示了光纤耦合量子点在针尖作为探针扫描电场显微镜的应用。通过测量量子点谱线上的量子限制斯塔克效应，绘制了一对电极产生的电场的面外分量。我们的结果与有限元模拟的实验是一致的。此外，我们提出的结果，从分析计算和模拟相关的任何电场传感器嵌入在一个介电尖端。特别是，我们强调的尖端几何形状的分辨率和灵敏度的影响。
2017-05-05 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Spin filtering in a Rashba-Dresselhaus-Aharonov-Bohm double-dot interferometer
我们研究了自旋1/2电子通过由两个细长量子点或量子纳米线制成的干涉仪的自旋相关输运，这些量子点或纳米线受到Aharonov-Bohm通量和（Rashba和Dresselhaus）自旋轨道相互作用的影响。类似于在我们之前的论文[Phys. Rev. B { \bf 84}，035323（2011）; Phys. Rev. B { \bf 87}，205438（2013）]中提出的金刚石干涉仪，我们表明，由于自旋干涉效应，双点干涉仪可以用作完美的自旋滤波器。通过适当地调整确定Aharonov-Casher和Aharonov-Bohm相位的外部电场和磁场，以及各种跳跃幅度和位置能量之间的某些关系，干涉仪阻挡具有特定自旋极化的电子，而与它们的能量无关。被阻挡的极化和出射电子的极化仅由外部电场和磁场控制，而不依赖于电子的能量。此外，自旋过滤条件变得更简单的线性响应制度，其中电子具有固定的能量。与金刚石干涉仪不同，双点干涉仪中的自旋滤波不需要干涉仪的两个分支的跳跃幅度和位置能量之间的高度对称性，因此从实验的角度来看可能更有吸引力。
2013-06-30 cond-mat.mes-hall
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
Gate-based single-shot readout of spins in silicon
硅量子点中的电子自旋为实现有用的量子处理器所需的大量耦合量子位提供了一条有希望的途径。目前，所需的单次自旋量子位测量是使用芯片上的电荷传感器进行的，电容器耦合到量子点。然而，随着量子比特数量的增加，这种方法变得不切实际，这是由于电荷传感器的占地面积和复杂性，以及与量子点的所需接近度。或者，自旋状态可以通过检测量子点之间的自旋相关电子隧穿的复阻抗来直接测量。这可以通过在限定量子点本身的单个栅电极上使用射频反射测量来实现，从而显著地减少门计数和架构复杂性，但是迄今为止还不可能使用该技术来实现单次自旋读出。在这里，我们检测到单电子隧穿的双量子点，并证明基于栅极的传感可以用来读出电子自旋状态在一个Single Shot，平均读出保真度为73%。结果表明，使用大型半导体量子处理器所需的紧凑型门设计，并行读出许多自旋量子位的关键一步。
2018-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanoparticles and Quantum Dots as Emerging Optical Sensing Platforms for $\mathrm{Ni}^{2+}$ Detection: Recent Approaches and Perspectives
本文综述了基于金属纳米颗粒、量子点和碳点等纳米材料的光学传感器在选择性检测Ni²⁺方面的最新设计策略、传感性能比较及未来挑战与展望。
2025-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Energy Dependent Tunneling in a Quantum Dot
我们目前的测量率的电子隧道上和关闭的量子点，获得使用量子点接触电荷传感器。隧穿速率与漏源偏置和柱塞栅电压呈指数关系。隧穿过程被证明是弹性的，和一个模型描述隧道的点能量相对于隧道势垒的高度定量描述的测量。
2006-10-25 cond-mat.mes-hall
Combining multiplexed gate-based readout and isolated CMOS quantum dot arrays
本文提出结合隔离阵列与多路复用门基反射测量，在代工CMOS量子点阵列中实现每个点的单自旋占据，为可扩展自旋量子计算提供可行方案。
2024-10-03 cond-mat.mes-hall
High Bias Transport and Magnetometer Design in Open Quantum Dots
我们报告输运测量作为一个功能的偏置在开放的半导体量子点。这些测量是很好地描述了一个有效的电子温度来自焦耳加热点接触和冷却的Wiedemann-Franz外扩散的热电子。使用这个模型，我们提出并分析了一个量子点为基础的传感器，测量绝对磁场在微米尺度上的噪声地板$\sim 50 μϕ_{0} / \sqrt{Hz}$在300 mK。
1997-08-29 cond-mat.mes-hall
