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
Bright single photon emission from a quantum dot in a circular Bragg grating microcavity
研究了单量子点在悬置环形光栅微腔中的明亮单光子发射。这种几何结构被设计成实现有效（> 50%）的单光子提取到近高斯形状的远场图案中、辐射速率的适度（~ 10倍）Purcell增强以及几纳米的光谱带宽。制造的设备的测量显示朝着这些目标的进展，与收集效率高达~10%的证明与适度的光谱带宽和速率增强。光子相关性测量在带隙激发（泵浦波长= 780 nm至820 nm）下进行，并确认所收集的发射的单光子特性。虽然所测量的源都是反聚束的，并且主要由单光子组成，但多光子概率变化很大。收集效率，Purcell增强，和多光子概率之间的权衡表现出的设备进行了探索，并解释了结果的帮助下，时域有限差分模拟。与量子点和/或腔的更高状态共振的带隙以下激发（泵浦波长= 860 nm至900 nm）示出了对多光子事件的几乎完全的抑制，并且可以规避一些前述的折衷。
2011-12-18 physics.optics quant-ph
Purcell enhanced and tunable single-photon emission at telecom wavelengths from InAs quantum dots in circular photonic crystal resonators
本研究通过结合孔光栅和肖特基二极管结构，实现了在电信波段内增强且可调的单光子发射，推动了量子光源的可扩展和稳定性发展。
2025-05-16 physics.optics quant-ph
Bright Purcell enhanced single-photon source in the telecom O-band based on a quantum dot in a circular Bragg grating
半导体量子点与光子腔的结合是实现非经典光源的一种很有前途的方法，它在亮度、稳定性和重复频率方面具有最先进的性能。在目前的工作中，我们展示了在电信O波段发射的InGaAs/GaAs量子点的圆形布拉格光栅腔的耦合。我们证明了一个宽带几何提取效率的提高，通过调查两个发射线在带上激发，内部和失谐腔模式，分别。在第一种情况下，达到4的Purcell增强。对于后一种情况，实现了1.4%的端到端亮度，其中第一透镜处的亮度为23%。利用p壳层泵浦，实现了高计数率与纯单光子发射（饱和时g（2）（0）= 0.01）的组合。最后，在77 K的温度下获得了良好的单光子纯度（g（2）（0）= 0.13）和191 kcps的探测器计数率。
2021-07-07 physics.optics quant-ph
Purcell-enhanced single photon source based on a deterministically placed WSe$_{2}$ monolayer quantum dot in a circular Bragg grating cavity
我们展示了一个确定性的Purcell增强的单光子源，通过集成原子级薄的WSe $_{2}$层与圆形布拉格光栅腔实现。该腔显著增强了原子薄层的光致发光，并支持用$g^{(2)}(0)<0.25$产生单光子。我们观察到位于布拉格光栅腔中心的WSe $_{2}$发射器的自发发射率的一致增加。这些WSe $_{2}$发射器自对准并确定性地耦合到这样的宽带腔，配置新一代确定性单光子源，其特征在于其简单且低成本的生产和固有的可扩展性。
2021-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Extended linear regime of cavity-QED enhanced optical circular birefringence induced by a charged quantum dot
如果输入场位于低功率极限中，则由光学微腔中的单个量子点自旋引起的巨光学法拉第旋转（GFR）和巨光学圆双折射（GCB）可以被视为弱激发近似中的线性效应[Hu等人，Phys. Rev. B { \bf 78}，085307（2008）和同上{ \bf 80}，205326（2009）]。在这项工作中，我们研究了从弱激发近似到饱和区的过渡，比较了半经典近似和量子光学工具箱[S.M. Tan，J. Opt. B { \bf 1}，424（1999）]。我们发现，强耦合区腔共振附近的GFR和GCB在中等功率下与输入场无关，可以用半经典近似很好地描述。强耦合区的修饰态共振和Purcell区的腔共振对中功率输入场敏感，由于量子点饱和，不能用半经典近似很好地描述。由于腔共振附近的GFR和GCB相对不受饱和效应的影响，因此可以利用相干态和其他统计起伏的光场实现单电子自旋的快速读出。这也表明，高速量子纠缠门，对输入功率变化的鲁棒性，可以建立利用这些线性效应。
2015-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nondispersive two-electron Trojan wave packets
我们证明了在磁场和圆极化微波场中氦原子中存在稳定的非色散双电子类特洛伊波包。这些包遵循圆形轨道，我们表明，它们也可以存在于量子点。经典的两个电子遵循的轨道类似于朗缪尔发现的轨道，并被用于试图玻尔式的氦原子量子化。通过计算广义Hessian矩阵的特征值来研究这些态的经典稳定性。扩散蒙特卡罗模拟证明了氦原子和含杂质中心的量子点中双电子波包的量子稳定性。
2005-07-21 quant-ph
Entangling photons using a charged quantum dot in a microcavity
提出了两种利用微腔中带电量子点中的单电子自旋产生光子极化纠缠的新方案。一种方案是通过纠缠的远程电子自旋，然后是带负电荷的激子发射，另一种方案是通过单电子自旋，然后是自旋状态测量。这两个方案都是基于巨圆双折射和巨法拉第旋转引起的单电子自旋在微腔。我们的方案是确定性的，可以产生任意数量的多光子纠缠。按照类似的程序，光子自旋量子接口的计划提出。
2007-11-09 quant-ph
High-performance designs for fiber-pigtailed quantum-light sources based on quantum dots in electrically-controlled circular Bragg gratings
本文数值优化电控混合圆形布拉格光栅量子光源，使其可直接耦合光纤并覆盖930 nm及电信O、C波段，在制造公差下仍保持高耦合效率、高Purcell因子和量子点Stark调谐所需电场。
2022-12-09 physics.optics quant-ph
Single electron-spin memory with a semiconductor quantum dot
我们展示了光场的圆偏振的存储，将其转移到单个半导体量子点中的单个电子的自旋状态。该状态随后通过单个光子的电子触发发射读出。发射的光子与初始脉冲具有相同的偏振，但具有不同的能量，使得量子信息在不同物理系统之间的传输成为可能。当外加磁场为2特斯拉时，自旋记忆的保存时间至少是激子辐射寿命的1000倍。
2007-06-14 quant-ph
Polarization-entangled photon generation by a semiconductor quantum dot coupled to a cavity interacting with external fields
我们从理论上研究了利用嵌入微腔中的半导体量子点产生偏振纠缠光子。在两个正交圆偏振激光场的作用下，可以产生纠缠态。量子点纳米结构被认为是一个四能级系统（基态、双激子态和双激子态），理论研究依赖于修饰态方案。研究了量子点系统中双激子结合能、特征跃迁的退相干时间、腔的品质因数和外加场强等重要参数对量子关联的影响.
2014-04-07 quant-ph
Enhanced spectral range of strain-induced tuning of quantum dots in circular Bragg grating cavities
针对圆形布拉格光栅（CBG）腔中量子点应变调谐范围因CBG结构而降低的问题，提出用ALD沉积氧化铝填充CBG沟槽的方案，恢复平面结构95%的可调性，结合FEA分析证实其有效性，为可扩展量子光源提供支撑。
2025-11-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
High performance single-photon sources at telecom wavelength based on broadband hybrid circular Bragg gratings
半导体量子点嵌入混合圆形布拉格光栅是一种很有前途的平台，用于有效地产生非经典光。具有类似性能的多个设备的可扩展制造对于它们作为单个和纠缠光子源的实际用途是非常期望的，而在电信波长下操作的能力对于它们与现有光纤基础设施的集成是必不可少的。在这项工作中，我们结合了有前途的特性的宽带混合圆形布拉格光栅的膜转移过程中进行的3”晶圆级。我们开发和研究了基于InAs/GaAs量子点的单光子源，在电信O波段发射，展示了明亮的单光子发射，Purcell因子> 5，计数率高达10 MHz。此外，我们解决的问题，通过基准测试的10个设备的性能，覆盖了O波段内的50 nm的宽光谱范围内的再现性。
2022-05-26 physics.optics quant-ph
Interfacing a quantum dot spin with a photonic circuit
可扩展的光学量子信息处理器可能是具有集成源、检测器和确定性量子逻辑或量子存储器元件的波导电路。由于具有微秒相干时间、超快相干控制和寿命有限的跃迁，半导体量子点自旋是静态量子位的自然选择。然而，它们与飞行光子量子比特的集成需要片上自旋光子接口，这带来了一个基本问题：通过圆偏振光子测量和控制自旋状态，但波导仅支持线性偏振。我们在这里展示了一个解决方案的基础上，两个正交的光子纳米线，其中的自旋状态被映射到一个路径编码的光子，从而提供了一个可扩展的自旋光子网络的蓝图。此外，对于某些器件，我们观察到圆偏振态直接映射到正交纳米线。这一结果，这是物理上令人惊讶的非手性结构，被证明是与纳米定位的量子点相对于光子电路。
2012-06-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-Shot Quantum Non-Demolition Measurement of a Quantum Dot Electron Spin, using Cavity Exciton-Polaritons
我们提出了一个方案，执行单次量子非破坏（QND）读出的电子自旋被困在半导体量子点（QD）。我们的建议依赖于量子点电子自旋与光激发的量子阱（QW）微腔激子-极化激元的相互作用。量子点电子和腔极化激元之间的自旋相关库仑交换相互作用导致左旋偏振光的相位和强度响应不同于右旋偏振光的相位和强度响应，以这种方式，量子点电子的自旋可以从对线偏振探针的响应中推断出来。我们表明，通过精心设计的样品与耦合量子点和量子阱，它是可能的，以消除自旋翻转拉曼跃迁。因此，QD电子自旋的QND测量可以在几十纳秒内以保真度$\sim 99.9$ %执行。这在多个度量（包括速度和可扩展性）上改进了当前光学QD自旋读出技术。
2013-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-information theory of magnetic field influence on circular dots with different boundary conditions
本文利用量子信息理论研究了狄利克雷和诺伊曼边界条件下二维圆形量子点在横向均匀磁场中的熵、费舍尔信息与信息能量，揭示了两种边界条件对朗道凝聚、能量交叉及不确定性关系违反的不同影响。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polarization correlated photons from a positively charged quantum dot
极化互相关光谱在一个量子点与一个单一的孔充电显示具有共同的圆偏振光子的顺序发射。这种效应在没有磁场的情况下是可见的，但是随着沿着量化轴的场的增加而变得更加明显。我们解释的数据中的电子退相在X+状态所造成的Overhauser领域的原子核的点。我们预言，通过腔QED加速辐射速率，可以增加关联时间尺度。
2015-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron Scattering in Gapped Graphene Quantum Dots
由于石墨烯中的Klein隧穿，通过静电门控在石墨烯量子点中仅实现准束缚态。处于准束缚态的粒子在有限的时间内被困在点内，它们不断地来回反弹，直到找到出路。本文研究了感应能隙对Dirac电子在圆形静电约束量子点上散射问题的影响。在量子点内部引入能隙使我们能够区分三种散射机制，而不是在无隙石墨烯量子点的情况下的两种。我们将集中在这些制度和分析的散射效率作为电子能量，点半径和能隙的函数。此外，我们将讨论系统参数如何影响点内的散射共振。
2018-04-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electron scattering of mass-inverted in graphene quantum dots
研究了静电势作用下质量反转的圆形石墨烯量子点的狄拉克电子散射。得到的解决方案的能量谱被用来确定在两个区域的界面处的散射系数。使用大参数的渐近解，我们明确地确定了反射电流密度和散射效率的径向分量。研究发现，除了量子点内部的质量项外，外部质量项的存在强烈地影响电子的散射。特别是，非零平方模的散射系数被发现在零能量。
2022-02-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exact wave functions of electron in a quantum dot with account of the Rashba spin-orbit interaction
给出了考虑Rashba自旋轨道相互作用时二维圆形量子点中电子的精确波函数和能级。限制是由有限深度的实际势阱描述的。
2008-10-16 cond-mat.other math-ph math.MP
Zero-energy states in graphene quantum dot with wedge disclination
本文研究楔形向错对磁通量作用下圆形石墨烯量子点中载流子的影响，通过渐近解近似散射矩阵元并分析态密度，发现楔形向错可改变共振峰的幅度、宽度和位置。
2022-08-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rashba coupling in quantum dots in the presence of magnetic field
给出了在外加磁场和Rashba自旋轨道相互作用下二维圆形量子点中电子的薛定谔方程的解析解.限制是由有限深度的实际势阱描述的。
2009-11-19 cond-mat.other math-ph math.MP
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
High-Performance Labyrinth Circular Bragg Grating Design for Charge and Stark-Tunable Quantum Light Sources Spanning Visible to Telecom Wavelengths
本研究提出了一种高性能labyrinth圆形布拉格光栅设计，用于实现可见至电信波长范围内的电荷和斯托克可调量子光源，通过优化设计实现了高耦合效率和普尔塞尔增强。
2025-12-05 physics.optics quant-ph
Optical Detection of Single-Electron Spin Decoherence in a Quantum Dot
提出了一种基于光探测磁共振（ODMR）测量半导体量子点中单电子自旋退相干时间$T_{2}$的方法。利用圆偏振激光激发，研究了量子点上单个过剩电子的电子自旋共振（ESR）。由于泡利阻塞，光激发只可能是一个电子自旋状态。光致发光由于ESR而被调制，这使得能够测量电子自旋退相干。我们研究不同的可能方案，这样的ODMR设置。
2004-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Knight Field Enabled Nuclear Spin Polarization in Single Quantum Dots
通过对单电子或空穴带电量子点的共振圆极化光激发，我们证明了在没有外加磁场的情况下，原子核的动态自旋极化。电子自旋的光泵浦诱导了一个有效的非均匀磁场（Knight），该磁场决定了核自旋可以偏转的方向，并通过抑制由核偶极-偶极相互作用诱导的去极化来实现核自旋冷却。我们的观察表明，自旋极化的一个新的机制，其中自旋交换与电子库起着至关重要的作用。这些实验构成了对奥弗豪泽场进行量子测量的第一步。
2005-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Numerical optimization of single-mode fiber-coupled single-photon sources based on semiconductor quantum dots
我们进行了扩展的数值研究，以最大限度地提高整体光子耦合效率的光纤耦合量子点单光子源发射近红外和电信制度。利用有限元法优化了基于微台面、微透镜、环形布拉格光栅腔和微柱的量子点单光子源的光子提取和光纤耦合效率。数值模拟，考虑整个系统组成的量子点源本身，耦合透镜，和单模光纤产生的总光子耦合效率高达83%。我们的工作提供了不同的光纤耦合单光子源的客观可比性，并提出了实用和高效的量子点单光子源的实现优化的几何形状。
2022-02-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantitative analysis of quantum dot dynamics and emission spectra in cavity quantum electrodynamics
我们提出了失谐相关的光谱和衰减率的测量，以研究嵌入微柱和光子晶体腔中的单量子点的光谱和动力学性质之间的差异。对于微柱腔，动力学很好地描述了耗散Jaynes-Cummings模型，而系统的偏差观察到的发射光谱。光谱的差异归因于其他激子线与腔的耦合以及量子点发射的场朝向检测器的不同传播路径的干扰。相反，有关系统的定量信息可以很容易地从动态测量中提取。在光子晶体腔的情况下，我们观察到一个反交叉的光谱时，通过共振失谐一个单一的量子点，这是强耦合的光谱特征。然而，时间分辨的测量结果表明，实际的耦合强度是显着小于预期的光谱测量和量子点是相当弱的耦合到腔。我们认为，所观察到的拉比分裂是由于其他量子点和/或多激发复合物引起的集体发射效应的腔馈电。
2012-12-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
