Charge Relaxation in a Single Electron Si/SiGe Double Quantum Dot
测量了Si/SiGe积累型双量子点中单个电子的点间电荷弛豫时间T_1。电荷量子比特的能级结构是利用光子辅助隧穿确定的，这揭示了一个低的激发态的存在。我们系统地测量T_1作为失谐和interdot隧道耦合的函数，并表明它是可调的超过四个数量级，最大为45微秒，我们的设备配置。测量的弛豫时间是一致的声子介导的能量弛豫过程，并表明低躺激发态可能有重要的影响，在硅自旋量子比特的发展。
2013-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong electron-electron interactions in Si/SiGe quantum dots
电子之间的相互作用可以强烈地影响多电子量子点的形状和功能。由此产生的电荷分布可以被局部化，就像维格纳分子的情况一样，对能谱和隧穿点外的状态产生影响。硅点的情况甚至更加复杂，这是由于谷、轨道和相互作用能量尺度之间的相互作用。在这里，我们研究了两个电子波函数的静电限制量子点中形成的SiGe/Si/SiGe量子阱在零磁场，使用紧束缚和全组态相互作用（FCI）的方法相结合，并考虑在量子阱界面原子尺度的无序。我们基于最近的量子比特实验对量子点进行建模，量子比特实验跨越了强相互作用和弱相互作用系统之间的边界，并显示出丰富多样的行为。我们的计算表明，强的电子-电子相互作用，诱导的弱约束，可以显着抑制低位，单重态-三重态（ST）的激发能。然而，当界面无序引起的谷轨道相互作用较弱时，ST分裂可以接近其非相互作用值，即使当电子-电子相互作用较强且观察到Wigner-molecule行为时。这些结果对于合理设计和制备具有可预测性质的量子点量子比特具有重要意义。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single and Double Hole Quantum Dots in Strained Ge/SiGe Quantum Wells
即使当今最突出的基于自旋的量子位技术在能力和复杂性方面正在成熟，人们对探索可能提供优势的替代材料平台的兴趣也越来越大，例如增强的量子位控制，更长的相干时间和改进的可扩展性。异质结构材料生长的最新进展为在半导体中采用空穴自旋用于量子位应用开辟了新的可能性。未掺杂的应变Ge/SiGe量子阱由于其低无序度、大的本征自旋轨道耦合强度和不存在谷态而成为基于空穴自旋的量子比特的有希望的候选宿主。在这里，我们使用一个简单的单层栅控器件结构来演示单个量子点以及两个相邻量子点之间的耦合。这些未掺杂结构中的空穴有效质量$m$ * ~ 0.08 $m$ $_0$显著低于Si/SiGe中的电子，这表明量子点中增强的隧道耦合和工业兼容半导体平台中有利的量子位-量子位相互作用的可能性。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stabilizing an individual charge fluctuator in a Si/SiGe quantum dot
针对硅自旋量子比特中的电荷噪声问题，提出通过经典反馈方法控制噪声源本身，稳定了 Si/SiGe 量子点中的单个带电二能级涨落子，将噪声功率谱低频分量降低一个数量级，有望提升量子比特相干时间。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave-frequency scanning gate microscopy of a Si/SiGe double quantum dot
传统的量子输运方法可以提供量子点中自旋、轨道和谷态的定量信息，但往往缺乏空间分辨率。另一方面，扫描隧道显微镜提供了局部电子态密度的精细空间分辨率，但通常以牺牲速度为代价。工作相结合的空间分辨率和能量灵敏度的扫描探针显微镜与微波测量的速度，我们耦合的金属探针尖的Si/SiGe双量子点，是集成了本地电荷检测器。我们首先证明了直流偏置的尖端可以用来改变双点的电荷占有率。然后，我们通过扫描尖端施加微波激发来驱动双点中的光子辅助隧穿跃迁。我们从光子辅助隧穿共振条件的频率和失谐依赖性推断出双点能级图。这些测量使我们能够分辨出$\sim$ 65 $μ$ eV的激发态，这是与Si/SiGe中典型的谷分裂一致的能量尺度。这种方法的未来扩展可能允许Si器件中谷分裂的空间映射，这对于基于自旋的量子处理器至关重要。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
g-factor theory of Si/SiGe quantum dots: spin-valley and giant renormalization effects
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
针对Si/SiGe量子点，构建了基于矩阵元的g因子理论，应用于摆动阱结构，发现g因子巨重整化及由自旋-谷耦合导致的O(1)抑制，为g因子工程开辟新途径。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Assessing the potential of Ge/SiGe quantum dots as hosts for singlet-triplet qubits
我们研究了Ge/SiGe异质结构中的双量子点，并测试了它们对单重态-三重态（$S-T_0$）量子比特的成熟度。我们展示了大范围的可调谐性，从两个单量子点到一个双量子点。我们测量了泡利自旋阻滞并研究了$g$因子的各向异性。我们使用相邻的量子点来感测感兴趣的双量子点中的电荷跃迁。总之，Ge/SiGe拥有构建单重态-三重态量子比特所需的所有成分。
2019-10-13 cond-mat.mes-hall
A 2D quantum dot array in planar $^{28}$Si/SiGe
该研究利用高质量 $^{28}$Si/SiGe 异质结构与优化栅极设计，实现可加载单电子并调控隧穿耦合的 2×2 量子点阵列，为二维硅自旋量子比特扩展奠定基础。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Elastic Strains in SiGe Heterostructure With Non-Uniform Quantum Dots
用有限元方法模拟了含量子点的SiGe异质结构中的弹性应变分布。研究了纳米岛中锗的非均匀分布对弹性场的空间依赖性和大小的影响。结果表明，与非均匀纳米岛相比，具有均匀组分含量的量子点更易发生应变
2013-08-22 cond-mat.mes-hall
Electrostatically defined Quantum Dots in a Si/SiGe Heterostructure
提出了一种在分子束外延Si/SiGe异质结中实现的静电限定的少电子双量子点。传输和电荷光谱与一个额外的量子点以及脉冲门测量证明。我们讨论了硅基异质结构的技术挑战，以及大有效电子质量对双量子点的输运性质和可调谐性的影响。电荷噪声，这可能是由于应变工程本质上诱导被证明不会影响我们的设备作为一个自旋量子比特的稳定操作。我们的研究结果保证了在Si/SiGe异质结构中静电限定的量子点适用于量子信息处理。
2010-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
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
Effects of Interface Steps on the Valley Orbit coupling in a Si/SiGe quantum dot
硅量子点的谷轨耦合是决定其适用于量子信息处理的关键参数。本文研究了硅量子点中界面台阶对电子谷轨耦合强度和相位的影响。在有效质量近似下，我们发现台阶的位置对决定Si/SiGe量子点中谷轨耦合的大小和相位都很重要.具体地说，我们的数值计算结果表明，谷轨道耦合的幅度可以被抑制高达75%的一个原子单层的步骤，其相位可以改变几乎$π$。当存在两个台阶时，谷轨耦合的最小值甚至可以接近于零。我们还阐明了外加磁场和高轨道态对谷轨道耦合的影响。总的来说，我们的研究结果说明了界面粗糙度如何影响硅中的谷轨道耦合，以及硅中的自旋量子比特如何受到影响。
2019-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-chip Integration of Si/SiGe-based Quantum Dots and Switched-capacitor Circuits
目前，集成在半导体衬底上的固态量子位需要至少一条从每个量子位到控制电子设备的导线，这导致了所谓的布线瓶颈。通过片上电路解复用提供了一种有效的策略来克服这一瓶颈。在栅极限定的量子点阵列的情况下，需要同时向多个栅极施加特定的静态电压以实现电子约束。当量子器件和解复用器之间放置电荷锁定结构时，可以局部维持电压。在本研究中，我们利用开关电容电路来实现电荷锁定，并利用它来浮置单个量子点的柱塞门。平行板电容器、晶体管和量子点器件单片地制造在Si/SiGe基衬底上，以避免复杂的芯片外布线。我们实验研究了电容和晶体管尺寸对浮动节点电压精度的影响。此外，我们证明了量子点的电化学电势可以跟随100 Hz的脉冲信号，而点是部分浮动的，这是必要的，将这种策略应用于量子比特实验。
2020-05-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Site-selective quantum control in an isotopically enriched 28Si/SiGe quadruple quantum dot
硅自旋量子比特是一种有前途的量子计算平台，提供长的相干时间、小的器件尺寸以及与工业支持的器件制造技术的兼容性。近年来，高保真度的单量子比特和双量子比特操作已经在Si中得到了证实。在这里，我们展示了相干自旋控制的四重量子点使用同位素富集28 Si制造。我们调整的基态电荷配置的四重点下降到单电子制度，并展示了可调interdot隧道耦合高达20 GHz，这使得交换为基础的两个量子位门操作。在磁场梯度中使用电偶极自旋共振实现了位点选择性单自旋旋转。我们在270 ns内在两个相邻自旋之间执行谐振CNOT门。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detuning Axis Pulsed Spectroscopy of Valley-Orbital States in Si/SiGe Quantum Dots
硅量子点量子位必须与低谷激发态竞争，低谷激发态是量子阱异质结构和无序的敏感函数;量化和最大化这些态的能量对于提高器件性能至关重要。我们描述了一种光谱方法，用于探测激发态在隔离的Si/SiGe双量子点使用标准基带脉冲技术，简化了多点设备中的能量谱的提取。我们使用这种方法来测量几十个谷激发态能量跨越多个晶片，量子点，和轨道状态，至关重要的评估谷分裂量子阱宽度和其他外延条件的依赖性。我们的研究结果表明，较窄的井可以有利于改善谷分裂，但这种效果可以混淆的生长和制造条件的变化。这些结果强调了谷分裂测量对于指导Si量子比特发展的重要性。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge-noise spectroscopy of Si/SiGe quantum dots via dynamically-decoupled exchange oscillations
硅量子点中的电子自旋是有前途的量子比特，因为它们的相干时间长，可扩展的制造和全电控制的潜力。然而，主体半导体中的电荷噪声是在这些器件中实现高保真单量子位和双量子位门的主要障碍。在这项工作中，我们使用多种方法的组合测量了Si/SiGe单重态-三重态量子比特在近12个十年频率上的电荷噪声谱，包括量子比特演化过程中动态解耦的交换振荡，最多可达512 π脉冲。电荷噪声在我们测量的整个频率范围内都是有色的，尽管谱指数随频率而变化。此外，从近端传感器量子点的电导测量推断的电荷噪声谱与从单重态-三重态量子比特的相干振荡推断的电荷噪声谱一致，这表明简单的输运测量可以准确地表征Si/SiGe量子点中宽频率范围内的电荷噪声。
2022-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Valley splittings in Si/SiGe quantum dots with a germanium spike in the silicon well
硅锗异质结构已经成功地承载了量子点量子比特，但是两个最低谷态的本征近简并性对高保真度量子计算构成了障碍。我们提出了一种修改的Si/SiGe异质结构的量子阱内的锗浓度的尖峰，以增加谷分裂。异质结生长的化学气相沉积和磁谱进行栅极定义的量子点上测量的激发态光谱。我们证明了一个大的和广泛的可调谷分裂作为施加的垂直电场和横向点限制的函数。我们进一步调查的锗尖峰的作用，通过紧束缚模拟在单电子点，并显示了强大的倍增谷分裂时，尖峰存在，相比标准（无尖峰）异质结构。这种倍增效应几乎与电场、尖峰的锗含量和尖峰位置无关。尽管异质结构发生了剧烈的变化，但稳定的、可调谐的量子点的实验证据为未来的异质结构修改提供了基础。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
g-tensor Optimization in Ge/SiGe Quantum Dots
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克研究所和卡弗里纳米科学研究所）
通过优化g张量特性，提升量子点中自旋量子比特的稳定性与可控性，为实现大规模锗基量子计算机提供设计原理。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simulation of 1/f charge noise affecting a quantum dot in a Si/SiGe structure
该研究通过模拟 Si/SiGe 栅控量子点界面俘获电荷的位移涨落，给出与实验 1/f 电荷噪声谱幅度和形状相符的电荷密度与位移尺度参数组合。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-electron quantum dot in Si/SiGe with integrated charge-sensing
单电子占据是测量和操纵量子点自旋的基本组成部分，这种能力对于量子信息处理是重要的。Si/SiGe是半导体自旋量子比特的兴趣，但单电子量子点尚未在该系统中实现。报道了在Si/SiGe异质结中单电子占据的顶栅量子点的制备和测量。通过量子点的传输与来自集成量子点接触的电荷感测直接相关，并且该电荷感测用于确认量子点中的单电子占据。
2007-11-01 cond-mat.mes-hall
High-fidelity quantum gates in Si/SiGe double quantum dots
受Zajac等人最近实验的启发。[arXiv：1708.03530]，我们在理论上描述了高保真双量子位门，使用受磁场梯度影响的相邻量子点中自旋之间的交换相互作用。我们使用分析计算和数值模拟相结合，以提供最佳的脉冲序列和门操作的参数设置。我们提出了一种新的同步方法，它避免了在门操作过程中有害的自旋翻转，并提供了有关相位失配的细节积累在两个量子位门发生由于剩余的交换相互作用，非绝热脉冲，和非共振驱动。通过调整选通时间，同步谐振和非谐振转换，并通过相位控制补偿这些相位失配，可以显著提高整体选通保真度。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic gradient free two axis control of a valley spin qubit in SiGe
SiGe量子点中的自旋是量子比特的有希望的候选者，但由于谷简并性也是具有挑战性的，谷简并性可能导致自旋退相干和弱自旋-轨道耦合。在这项工作中，我们证明了谷态可以作为一种资产，使双轴控制的单重态-三重态量子比特形成在一个双量子点，而无需施加磁场梯度。我们使用塞曼分裂三重态的磁场光谱测量每个点中的谷谱。基态之间的点间跃迁需要一个电子在谷之间翻转，这反过来又提供了两个点之间的g因子差$Δg$。该$Δg$用作有效的磁场梯度，并且允许量子位旋转，其速率随着外部磁场线性增加。我们测量了几个点间跃迁，发现这个谷引入$Δg$是普遍的和电调谐。这可以通过去除对难以设计的磁场梯度的要求来潜在地简化SiGe平台中的按比例放大量子信息处理。
2021-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Individually tunable Si/SiGe quantum dot operating voltages via gate-biased illumination
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；School of Physics, University of New South Wales（新南威尔士大学物理学院）
提出一种利用近红外光照和栅极电压控制氧化物-半导体界面电荷分布的方法，实现Si/SiGe量子点器件各栅极工作电压的独立、可重复调节，并保持电荷噪声不变。
2026-05-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Excitation of a Si/SiGe quantum dot using an on-chip microwave antenna
我们报告的Si/SiGe量子点的传输测量受到微波激发通过一个芯片上的天线。响应显示出光子辅助隧穿的特征，并且对电荷稳定性只有很小的影响。我们还探讨了使用的直流电流施加到天线产生可调谐的，本地磁场梯度和可实现的磁场梯度的界限，限制加热的水库。
2013-01-10 cond-mat.mes-hall
Charge sensing and controllable tunnel coupling in a Si/SiGe double quantum dot
本文报道了Si/SiGe双量子点的集成电荷传感测量。该量子点被证明是可调谐的，从一个单一的，大的点，以及隔离的双点。电荷感测测量使得能够提取量子点之间的隧道耦合t作为限定器件的顶栅上的电压的函数。对单个这样的栅极上的电压的控制调谐分隔两个点的屏障。测得的隧道耦合是栅极电压的指数函数。控制t的能力是控制硅量子点中自旋量子比特的重要一步。
2009-05-11 cond-mat.mes-hall
Lifetime measurements (T1) of electron spins in Si/SiGe quantum dots
我们观察到自旋为1/2的Si/SiGe耗尽型多电子量子点的塞曼分裂激发态，并测量了它在高达2 T的磁场中的自旋弛豫时间T1。使用一种新的步进和到达技术，我们已经实验验证了g值为2.0 +/- 0.1所观察到的塞曼双重峰。我们还测量了InGaAs量子点中单电子和多电子自旋的T1。对于相当的磁场强度，Si/SiGe系统的寿命明显长于InGaAs点的寿命，但在足够低的磁场下（Si < 1 T，InGaAs < 0.2 T），两者都接近1秒。
2009-08-03 cond-mat.mes-hall
Progress Towards a Capacitively Mediated CNOT Between Two Charge Qubits in Si/SiGe
快速的操作，一个容易调整的哈密顿量，和一个简单的双量子位相互作用使电荷量子位成为一个有用的工具，基准设备的性能和探索双量子位动态。在这里，我们调谐四个Si/SiGe量子点的线性链来承载两个双点电荷量子比特。使用双点之间的电容来介导强的双量子位相互作用，我们同时驱动相干跃迁以产生量子位之间的相关性。然后，我们顺序地脉冲量子位，以有条件地驱动一个量子位的状态。我们发现，有条件的$π$ -旋转可以驱动在只有74 ps与适度的保真度展示了两个量子比特操作的可能性与13.5 GHz的时钟速度。
2020-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast tunnel rates in Si/SiGe one-electron single and double quantum dots
我们报道了在Si/SiGe异质结中制备和测量具有快速隧穿速率的单电子单量子点和双量子点。在少量电子点中实现快速隧道速率可能具有挑战性，部分原因是Si中的大电子有效质量。使用电荷感测，我们识别出与测量速率相比快或慢的点的隧道速率的签名。这种特征提供了一种校准绝对电子数和验证单个电子占据的手段。脉冲栅电压测量用于验证该方法。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall
Fabrication and Characterization of Electrostatic Quantum Dots in a Si/SiGe 2D Electron Gas, Including an Integrated Read-out Channel
采用一种新的制备技术在硅/硅锗二维电子气中制备具有读出通道的量子点。该技术利用肖特基栅极，放置在浅蚀刻量子点的侧面，以控制电子传输过程。相邻的量子点接触栅极被集成到侧栅极以限定读出通道，从而允许对量子点的电子占据的非侵入性检测。在低温下观察到可再现和稳定的库仑振荡以及读出通道电阻的相应跳跃。与读出通道相结合的制造点代表了Si/SiGe异质结构中基于自旋的量子比特的一个步骤。
2005-04-04 cond-mat.mes-hall
Direct measurement of electron intervalley relaxation in a Si/SiGe quantum dot
硅中非简并谷态的存在会极大地影响硅基异质结构中的电子动力学，导致电子自旋弛豫和自旋谷耦合。在固态自旋量子比特的背景下，重要的是要理解自旋和谷自由度之间的相互作用，以避免或减轻这些退相干机制。本文报道了在零磁场下，Si/SiGe量子点中从激发谷态到基态的弛豫现象。谷态读出是由谷依赖的隧穿效应，我们归因于谷轨道耦合的帮助。我们发现一个很长的谷间弛豫时间为12.0 $\pm$ 0.3毫秒，一个值，是未修改时，施加磁场。此外，我们将我们的研究结果与自旋弛豫时间进行比较，发现自旋谷“热点”弛豫比谷间弛豫慢大约四倍，与已建立的理论预测一致。这种技术的精度，从电子自旋读出通过能量相关的隧道，是一个间接的谷弛豫测量的改进，并可能是一个有用的探针的谷物理自旋和谷量子位实现。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-frequency charge noise in Si/SiGe quantum dots
硅中的电子自旋具有很长的相干时间，是一种很有前途的量子比特平台。然而，半导体中的电场噪声对量子点自旋量子比特中的大多数单量子比特和多量子比特操作提出了挑战。在这里，我们调查的低频电荷噪声谱的温度和铝氧化物栅介质厚度的Si/SiGe量子点重叠的栅极的依赖关系。我们发现电荷噪声随氧化铝厚度的增加而增加。我们还发现强点到点的噪声幅度和频谱的温度依赖性的变化。这些发现表明，每个量子点经历由两个能级系统的不同系综引起的噪声，每个系统具有不均匀的热激活能分布。两者合计，我们的研究结果表明，在Si/SiGe量子点中的电荷噪声起源于至少部分地从半导体表面附近的两个能级系统的非均匀分布。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall
Charge-noise-free Lateral Quantum Dot Devices with Undoped Si/SiGe Wafer
我们使用未掺杂的Si/SiGe晶片在单层MOS结构中开发量子点。通过在表面栅极上施加正偏压，电子在Si沟道中积累。测量了清晰的库仑金刚石和双点电荷稳定图。跟踪电流的时间波动，我们应用傅里叶变换分析。噪声信号的功率谱与频率成反比，并且不同于在掺杂晶片中制造的量子点已知的反比二次行为。我们的研究结果表明，掺杂晶片的电荷噪声源与2DEG掺杂剂有关。
2013-11-12 cond-mat.mes-hall
Pauli spin blockade in undoped Si/SiGe two-electron double quantum dots
我们展示了在无掺杂的Si/SiGe异质结构中制造的双量子点依赖于双顶栅设计。电荷检测表明，我们可以可靠地耗尽这些设备的零电荷占用。测量和模拟证实，能量是由栅极感应静电势。泡利自旋封锁已被观察到通过双点在两个电子配置，在Si中进行相干自旋操纵的关键步骤，通过运输。
2011-06-30 cond-mat.mes-hall
Excitation intensity dependence of photoluminescence spectra of SiGe quantum dots grown on prepatterned Si substrates: Evidence for biexcitonic transition
研究了Si（001）衬底上横向二维有序SiGe量子点的光致发光（PL）谱随泵浦强度的变化关系。的PL的结果从重组的SiGe量子点和电子本地化由于应变场在周围的Si矩阵本地化的空穴。光谱的分析揭示了几个不同的频带，归因于激子基态和激发激子态的声子辅助复合和非声子复合，它们都表现出PL强度的线性I依赖性。当I> 3 W/cm ^2时，PL谱中出现了由双激子跃迁引起的、与I近似成二次方关系的额外带。这些新出现的PL贡献将SiGe量子点的复合非声子PL带转移到更高的能量。实验得到的非声子跃迁能量与用包络函数近似和组态相互作用方法计算的激子和双激子能量吻合得很好。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall
Spectroscopy of low-lying valley states in hot Si/SiGe quantum dots
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Center for Quantum Science and Engineering（量子科学与工程中心）；Department of Physics and Astronomy（物理与天文系）；Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）
研究热 Si/SiGe 量子点中低能谷态，通过比较脉冲栅极光谱（PGS）和失谐轴光谱（DAPS）在 700 mK 温度下的性能，发现 DAPS 能分辨低至约 86 μeV 的谷分裂，优于 PGS，可在高温下有效提取谷分裂。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable singlet-triplet splitting in a few-electron Si/SiGe quantum dot
我们测量了Si/SiGe量子点的激发态光谱作为面内磁场的函数，并确定了在有效的双电子制度的最低三个本征态的自旋。单重态-三重态分裂是描述自旋量子比特的一个重要参数，我们从数据中提取了这种分裂。我们发现它是可调的点，这是通过改变两个栅极电压的设备的相对两侧实现的横向位移。我们目前的计算显示的数据是一致的光谱中的第一个激发态的点是一个谷轨道状态。
2011-12-11 cond-mat.mes-hall
State-conditional coherent charge qubit oscillations in a Si/SiGe quadruple quantum dot
通用量子计算需要高保真度的单量子比特旋转和受控的双量子比特门。随着高保真度单量子位门，已经在电选通量子点系统中开发鲁棒的双量子位逻辑门以实现紧凑且纳米制造兼容的架构方面做出了巨大努力。在这里，我们进行测量的状态条件相干振荡的电荷量子位。使用在Si/SiGe异质结构中形成的四重量子点，我们展示了在未掺杂的Si/SiGe中的双量子点电荷量子比特的相干双轴控制的第一个演示，执行拉莫尔和拉姆齐振荡测量。我们提取的双量子点之间的电容耦合的强度，通过测量的失谐能量偏移（$\approx$ 75 $μ$ eV）的一个双点取决于另一个双点的过剩电荷配置。我们进一步证明了强的电容耦合允许快速的条件Landau-Zener-Stuckelberg干涉，条件$π$相位翻转时间约为80 ps，显示了半导体量子点中多量子比特纠缠控制的有希望的途径。
2016-04-27 cond-mat.mes-hall
Characterization of a gate-defined double quantum dot in a Si/SiGe nanomembrane
我们报道了在Si/SiGe纳米膜中形成的栅限定的双量子点的制备和表征。在过去，Si/SiGe异质结构中的所有栅极限定的量子点都形成在应变梯度虚拟衬底的顶部上。应变分级过程必然将失配位错引入异质结构中，并且这些缺陷引入横向应变不均匀性、镶嵌倾斜和穿透位错。使用SiGe纳米膜作为虚拟衬底使得应变弛豫完全是弹性的，从而消除了对失配位错的需要。然而，在这种方法中，异质结构的形成更复杂，涉及通过湿转移工艺分离的两个单独的外延生长过程，这导致距离量子点625 nm的掩埋非外延界面。我们证明，尽管这个埋在接近设备的接口，可以形成一个双量子点，是可控的，足以使调谐的点间隧道耦合，自旋态的识别，并测量作为一个功能的单重态到三重态的转变施加磁场。
2015-10-29 cond-mat.mes-hall
Statistical Structure of Charge Disorder in Si/SiGe Quantum Dots
Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）；Applied Quantum Algorithms, Lorentz Institute and Leiden Institute of Advanced Computer Science, Leiden University（莱顿大学洛伦兹研究所应用量子算法及高级计算机科学研究室）
本研究针对半导体纳米结构中电荷无序导致量子点自旋量子比特器件间性能差异的问题，通过Si/SiGe双量子点有限元建模生成统计集合，建立预测模型并结合主成分分析揭示无序主导模式，为提高器件可控性和良率提供框架。
2025-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
SiGe quantum dots for fast hole spin Rabi oscillations
我们报告在三端SiGe自组装量子点设备的顶部栅电极定位非常接近的纳米结构的空穴g因子的测量。垂直和平行g因子的测量揭示了顶栅电压的小调制的显著变化。从所观察到的调制，我们估计，在现实的实验条件下，孔自旋可以电操纵拉比频率在100 MHz的顺序。这项工作强调了潜在的空穴为基础的纳米器件的有效的自旋操纵的g-张量调制技术。
2013-07-27 cond-mat.mes-hall
Undoped accumulation-mode Si/SiGe quantum dots
我们报告了一种量子点器件设计，它结合了未掺杂SiGe异质结构材料的低无序特性和重叠栅极堆叠，其中每个静电栅极具有主导和独特的功能-控制单个量子点的占据和横向隧穿进入量子点和量子点之间。点和电子浴之间的隧穿速率的控制被证明超过九个数量级，并通过我们的放大器的带宽内的直接测量独立确认。直接测量在（0，2）<-->（1，1）电荷配置反交叉处的点间隧道耦合以量化单个点间隧道势垒栅极的控制。一个简单的指数相关性足以描述这些隧穿过程中的每一个作为控制栅极电压的函数。
2014-08-04 cond-mat.mes-hall
Indications of a soft cutoff frequency in the charge noise of a Si/SiGe quantum dot spin qubit
表征电荷噪声对于半导体自旋量子比特社区至关重要。我们分析来自最近实验的回波幅度数据[Yoneda等人，天然纳米技术13，102（2018）]，并注意到数据显示在测量范围内的较高频率处与$1/f^α$噪声功率谱的微小但一致的偏差。我们报告的结果，使用一个物理噪声模型的基础上的两个层次的波动，以适应的数据，发现它可以解释的偏差。虽然我们的结果是提示性的，而不是决定性的，他们提供了什么可能是一个早期的迹象，高频截止的电荷噪声。这个截止点的位置，即噪声的功率谱密度从$1/f$逐渐滚降到$1/f^2$的位置，是设计精确量子位控制脉冲的关键知识，通过我们将数据拟合到200 kHz左右给出。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Statistical characterization of valley coupling in Si/SiGe quantum dots via $g$-factor measurements near a valley vortex
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
本文针对Si/SiGe量子点中谷耦合高估问题，提出利用g因子测量结合谷相位的新方法，为自旋量子比特探测提供了可实验实现的新工具。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall quant-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
Longitudinal coupling between a Si/SiGe quantum dot and an off-chip TiN resonator
该研究通过倒装芯片结构实现双量子点电荷量子比特与高阻抗谐振器的耦合，在绝热驱动下证实了基态下可切换的纵向耦合的存在，为量子比特实验提供了新工具。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
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
Energy spectra of three electrons in SiGe/Si/SiGe laterally coupled triple quantum dots
采用实空间组态相互作用方法，在单谷近似下研究了SiGe/Si/SiGe等边三角形和对称线性三重量子点中三电子在磁场（Faraday或Voigt组态）和电场作用下的能谱.强的电子-电子库仑相互作用，这是至关重要的能谱，明确计算，而弱的自旋-轨道耦合微扰处理。在没有外场的情况下，通过改变点的尺寸或点间距离，我们发现了等边三角形和对称线性三重量子点中基态自旋组态的二重态-四重态跃迁.这种转变在三重量子点的文献中还没有报道。在磁场（法拉第组态）依赖的能谱中，我们发现在没有自旋轨道耦合的情况下，具有相同自旋态的能级之间存在大的能裂的反交叉。这种反交叉行为源于三重量子点限制势。另外，在考虑自旋轨道耦合的情况下，我们发现无论是Faraday位形还是Voigt位形，在有磁场存在的情况下，等边三角形情形中的所有交叉点都变成了反交叉，而对称线性情形中只有部分交叉点表现出反交叉行为.所有的反交叉行为进行了分析的基础上对称性的考虑。此外，我们还发现电场可以有效地影响能级和电荷组态。
2013-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signatures of Valley Kondo Effect in Si/SiGe Quantum Dots
我们报告的测量一致的谷近藤效应在Si/SiGe量子点，证明了在电导与源极-漏极电压的峰值，表现出很强的温度依赖性。近藤峰在磁场中表现出不寻常的行为，我们将其解释为源于谷自由度。谷和塞曼分裂的相互作用建议的侧峰的存在下，揭示了0.28至0.34毫电子伏之间的零场谷分裂。在两个样品中观察到非零磁场的零偏压电导峰，这一现象与隧穿中的谷值不守恒一致。
2014-06-29 cond-mat.mes-hall
Singlet-triplet relaxation in SiGe/Si/SiGe double quantum dots
研究了在外加磁场作用下，双电子SiGe/Si/SiGe双量子点在Faraday和Voigt组态下，由于电子-声子散射辅助的自旋-轨道耦合引起的单重态-三重态弛豫.通过显式地考虑电子-电子库仑相互作用和界面散射引起的谷分裂，我们采用精确对角化方法得到了能谱和本征态。然后我们用费米黄金法则计算了弛豫率。我们发现通过改变外加磁场和点间距可以有效地调节跃迁速率。特别是在反交叉点附近，转变率显示出有趣的特征。我们还研究了跃迁率与电场的关系，发现跃迁率几乎与电场无关。这在自旋操纵中是非常重要的，因为在通过电场将量子位配置从$(1,1)$改变为$(2,0)$期间，寿命几乎保持相同。
2011-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measurement of valley splitting in high-symmetry Si/SiGe quantum dots
我们已经证明了在Si/SiGe和InGaAs中的少电子量子点，占据数从N = 0可控。这些显示出高度的空间对称性和可识别的外壳结构。磁谱测量表明，两种Si基器件在低磁场下都具有N =2的单重基态，从而提高了双谷简并度。这两个器件中的谷分裂分别为120和270 μeV，表明在我们的异质结构中存在原子级尖锐的界面。
2011-04-13 cond-mat.mes-hall
Rapid Autotuning of a SiGe Quantum Dot into the Single-Electron Regime with Machine Learning and RF-Reflectometry FPGA-Based Measurements
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）
本文提出利用机器学习和FPGA技术加速量子点稳定性图的获取，从而提高单电子区域的初始化速度，减少测量时间。
2025-09-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-shot measurement and tunnel-rate spectroscopy of a Si/SiGe few-electron quantum dot
研究了Si/SiGe异质结构中量子点中少量电子激发态的隧穿速率和能量。隧道速率加载和卸载电子被发现是强烈的能量依赖性，它们之间的不同激发态显着变化。我们表明，这种现象使电荷传感测量的平均电子占据，是类似于库仑钻石。激发态能量可以直接从图中读取，我们开发了一个速率模型，使不同的电子隧道速率的相对大小的定量理解。
2011-07-13 cond-mat.mes-hall
Characterization and Suppression of Low-frequency Noise in Si/SiGe Quantum Point Contacts and Quantum Dots
本文研究了调制掺杂Si/SiGe异质结构中肖特基栅量子点接触（QPC）和量子点（QDs）中的全局顶栅对低频噪声的影响。对于相对大的顶栅电压，QPC电流显示出具有1/f2洛伦兹型电荷噪声的频繁切换。随着顶栅电压的降低，QPC夹断电压变得不那么负，并且1/f2噪声在均匀背景1/f噪声中被迅速抑制。我们将这种顶门技术应用于双量子点，以稳定电子数为零的电荷状态。
2013-03-30 cond-mat.mes-hall
