Towards Quantum Repeaters with Solid-State Qubits: Spin-Photon Entanglement Generation using Self-Assembled Quantum Dots
在本章中，我们将回顾使用旋在光学活性InAs量子点作为构建量子中继器的关键物理构建块，特别关注最近的结果表明量子存储器（电子自旋量子比特）和飞行量子比特（偏振或频率编码光子量子比特）之间的纠缠。这是展示远程量子存储器（用量子点实现）之间纠缠的第一步，这反过来又是构建功能性量子中继器路线图的里程碑。我们还通过概述量子中继器，其潜在用途以及实施它们所面临的挑战，将这项实验工作置于背景中。
2015-01-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical Charge Injection and Full Coherent Control of Spin-Qubit in the Telecom C-band Emitting Quantum Dot
具有可操纵自旋量子位的固态量子发射器是量子通信应用的有前途的平台。虽然这种光-物质界面可以在许多系统中实现，但只有少数系统允许长距离量子网络所需的电信波段的光发射。在这里，我们提出并实现了一种新的光学活性的固态自旋量子位的基础上，在一个单一的InAs/GaAs量子点生长在InGaAs变质缓冲层发射光子在C-波段的限制的孔。我们使用外部磁场提升空穴的自旋简并，并演示了空穴注入，初始化，读出和完整的相干控制使用皮秒光脉冲。这些结果展示了一种新的固态自旋量子位平台，与现有的光纤网络兼容。
2021-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Combined metallic nano-rings and solid-immersion lenses for bright emission from single InAs/GaAs quantum dots
固态单光子发射器是集成量子光子器件的关键部件。然而，它们可能遭受由它们嵌入其中的块体材料和空气之间的大折射率对比引起的差的提取效率：这导致小部分（可以低至<1%）的发射光子到达自由空间收集光学器件。为了克服这个问题，我们提出了一种设备，该设备结合了金属纳米环，定位在样品表面上，并围绕发射器为中心，和基于环氧树脂的超固体浸没透镜，确定性地沉积在环设备上方。我们表明，纳米环和超固体浸没透镜的组合宽带透镜效应显着增加了单个InAs/GaAs量子点发射到自由空间中的光的提取：我们观察到纳米环的发射强度增强高达20倍，超固体浸没透镜高达10倍。这种累积的增强使我们能够测量光子通量接近每秒100万计数，从一个单一的InAs/GaAs量子点散装。光提取中的组合宽带增强可以用任何类型的经典和量子固态发射器来实现，并为实现可扩展的明亮设备开辟了道路。也可以实施相同的方法来改善光的吸收，例如用于小面积宽带光电检测器。
2018-01-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Analysis and Geometric Optimization of Single Electron Transistors for Read-Out in Solid-State Quantum Computing
单电子晶体管（SET）作为纳米级静电计提供了无与伦比的机会，能够测量亚电子电荷变化。SET已经被提出用于固态量子计算中的读出模式，其中量子信息处理结果取决于单个电子在附近量子点上的位置。在本文中，我们研究了各种几何形状的SET，以最大限度地提高设备的量子点之间的电荷转移的灵敏度。通过使用有限元建模，我们模拟的材料和几何形状的Al/Al 2 O3 SET测量量子点的状态下的Si衬底。这项研究的动机是寻求建立一个可扩展的量子计算机，尽管所使用的方法主要是电路理论。因此，我们为任何在经典/量子界面上操作的电子设备提供了有用的技术。
2005-01-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence in Solid State Qubits
固态量子比特与环境自由度的相互作用强烈地影响量子比特的动力学，并导致退相干。在固态量子比特的量子信息处理中，退相干严重限制了器件的性能。因此，有必要充分了解导致退相干的机制。在这篇综述中，我们讨论了退相干如何影响两个最成功的实现固态量子比特，即自旋量子比特和超导量子比特。在前者中，量子比特被编码在电子的自旋1/2中，并且它通过将电子自旋限制在半导体量子点中来实现。超导器件在低温下表现出量子行为，量子比特被编码在超导电路的两个最低能级中。量子点中的电子自旋具有两个主要的退相干通道，由于自旋-轨道相互作用的存在，（马尔可夫）声子辅助的弛豫通道，以及由通过超精细相互作用与电子自旋相互作用的量子点中的核的自旋构成的（非马尔可夫）自旋浴。在超导量子比特中，退相干是由于控制参数（例如偏置电流、施加的通量和偏置电压）的波动以及耗散电路元件中的损耗而发生的。
2008-09-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded Emission Detection in InAs/ZnSe Quantum Dot Solids Using Time-Correlated Photons
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Lab（劳伦斯伯克利国家实验室）；The Hebrew University of Jerusalem（耶路撒冷希伯来大学）
本研究利用超导纳米线单光子探测器和大面积光电二极管，在低温下实现InAs/ZnSe量子点固体的 heralded 发射检测，揭示了激子寿命和精细结构能级分裂，为量子光谱学提供了新的研究平台。
2025-11-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin entangled state transfer in quantum dot arrays: Coherent adiabatic and speed-up protocols
量子态的远距离传输是大规模量子信息处理不可缺少的一部分。提出了一种新的方案，利用相干绝热通道从量子点阵列的一边到另一边实现了两电子纠缠态的转移。该协议是介导的脉冲隧道势垒。在第二步中，我们寻求通过捷径加速绝热技术。这显著地减少了操作时间，并且因此最小化了退相干的影响。对于现有技术的固态设备的典型参数，加速协议具有纳秒范围内的操作时间，并且在主要相干性损失开始之前终止。该方案为固态量子信息处理中的纠缠传输提供了一个很有前途的候选方案。
2019-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
A solid state source of photon triplets based on quantum dot molecules
产生光的高级量子态是量子信息技术的优先事项。虽然在单光子和光子对方面已经取得了显着的进展，但多体相关光子态通常是在纯光学系统中通过后选择或级联产生的，效率极低且指数级差。多体态使得能够改进对量子力学基础的测试以及复杂量子光网络和协议的实现。使用固态系统直接产生这些状态将是有利的，以实现更好的缩放、更简单的处理以及在静止和飞行量子位之间可逆转移量子信息的前景。在这里，我们使用两个光学活性耦合量子点的基态直接产生光子三重态。局域在这些基态的光生激子的波函数通过分子杂化和库仑相互作用相关。三激子的形成导致三重级联复合和具有强关联的三个光子的顺序发射。该量子点分子嵌入外延生长的纳米线中，该纳米线设计用于单模波导并提高发射波长处的提取效率。我们记录每分钟65.62光子三重态，超过了所有早期报道的来源，尽管我们的探测器的效率中等。我们的结构和数据代表了在固态器件中实现多体光子纠缠和多量子比特读出方案的突破，适用于集成量子信息处理。
2017-09-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single-shot readout of a solid-state spin in a decoherence-free subspace
量子点分子的高效单光子发射能力使其成为量子信息处理的有前途的平台。此外，量子点分子具有“无退相干”的子空间，使得自旋量子比特具有长相干时间。为了有效地读出该子空间内的自旋状态，需要光学循环源自量子点分子内的三重态流形的隔离跃迁。我们提出并从理论上研究了一个两阶段的自旋读出协议在这个消相干的自由子空间，允许单次读出性能。该过程包括微波$π$脉冲和光学循环的孤立的过渡，这诱导荧光，使我们能够识别初始自旋状态。该协议提供了增强的读出保真度相比，以前的计划，依赖于强烈衰减到多个基态或需要长时间的初始化，通过缓慢的，光学禁戒跃迁的跃迁的激发。通过模拟的协议的性能，我们表明，超过97%的最佳自旋读出保真度和单次读出性能是可以实现的光子收集效率仅为0.12%。在无消相干子空间内的这种现实光子收集条件下的这种高读出性能扩展了量子点分子作为量子网络的构建块的潜力。
2021-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theoretical issues in spin-based quantum dot quantum computation
本文综述了近年来我们在基于自旋的量子点量子计算和量子信息处理方面的研究工作。特别地，我们总结了我们对双电子双量子点和多电子双量子点中电子交换相互作用的计算，并讨论了我们结果的物理意义。我们还讨论了在基于自旋的量子点量子计算中可能出现的误差以及如何修正这些误差。我们批判性地评估了构建基于自旋的固态量子点量子计算机所需的约束和条件。
2001-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent population transfer in coupled semiconductor quantum dots
我们提出了一种在两个耦合半导体量子点中实现受激拉曼绝热通过的方法。两个脉冲激光场的适当组合允许两个纳米结构之间的相干载流子转移，而不会由于环境耦合而遭受显著损失。利用双点结构中载流子态的一般解，我们确定了有关的点和激光参数。
2000-08-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Teleportation from a Propagating Photon to a Solid-State Spin Qubit
在用于传输量子信息的传播光子与用于存储和操纵的静止量子比特之间实现量子接口长期以来一直是量子信息科学中的突出目标。实现这种不同量子比特之间接口的方法是量子隐形传态，它不仅作为一种通用的量子态转移方法，而且作为一种量子计算原语，已经引起了相当大的兴趣。在这里，我们实验演示了利用量子隐形传态将光子量子比特携带的量子信息传输到量子点自旋量子比特。在我们的实验中，利用中性量子点的选择性共振激发产生了一个处于双色叠加态的单光子--光子量子比特。我们利用局域电场和磁场控制，实现了来自不同量子点的单光子的前所未有的不可逆性。为了传送一个光子量子比特，我们在距离第一个量子点5米远的第二个量子点中产生一个纠缠的自旋光子态，并在Hong-Ou-Mandel装置中干涉来自两个量子点的光子。在干涉仪的输出重合检测预示着成功的隐形传态，我们通过测量所产生的自旋状态后，其相干时间延长的光学自旋回波脉冲序列验证。光子和半导体自旋量子比特的成功相互转换的演示构成了实现基于半导体纳米结构的片上量子网络的重要一步。
2013-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
An optimal single-electron charge qubit for solid-state double quantum dots
利用GPU加速求解含时薛定谔方程，研究了固态双量子点（DQD）系统的最佳单电子电荷量子比特，并分析了其在含时线性失谐下的动力学行为.最佳量子比特的基态被定义为零偏压下DQD的最低能量成键态和反键态的对称和反对称线性组合。与由非耦合DQD的两个局部基态定义的电荷量子比特相反，这种基础的选择导致所得动力学与理想化的两态模型具有最大重叠。我们的最佳量子位基态不局限于单个量子点，因此，初始化量子位需要特定的门脉冲序列，以将系统从DQD的初始基准状态带到逻辑$0$或$1$。我们确定这个序列使用的脉冲，将预期的实验有限的上升时间。我们还展示了如何使用自旋回波型脉冲在布洛赫球上执行任意单量子比特操作，使我们能够用最多两个单脉冲获得任何量子比特状态。通过确定在其中一个点中找到电子的概率来实现最佳量子比特的测量。
2016-03-16 quant-ph
Accessing the dark exciton spin in deterministic quantum-dot microlenses
半导体量子点中的暗激子态构成了一种长寿命的固态量子比特，在基于固态的量子信息体系结构的实现中具有重要的应用潜力。在这项工作中，我们利用确定性制造的量子点微透镜增强光子提取，光学制备和读出暗激子自旋和观察其相干进动。暗激子的光学访问是通过自旋阻塞的亚稳态双激子状态作为先驱状态，这是确定部署偏振敏感光谱以及时间分辨光子互相关实验。我们的实验揭示了$(0.82\pm0.01)\,$ ns暗激子的自旋进动周期对应于$(5.0\pm0.7)\,μ$ eV在其本征态$\left|\uparrow\Uparrow\pm\downarrow\Downarrow\right\rangle$之间的精细结构分裂。通过利用微透镜确定性地制造上述预选的量子点，我们的工作表明，规模的实施量子信息处理方案使用量子点限制的暗激子自旋量子比特的可能性，如光子团簇态的产生或基于固态的量子存储器的实现。
2017-08-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon statistics from a resonantly driven quantum dot
研究了共振驱动量子点辐射中的光子关联，并考虑了固态声子环境的影响。推导了二阶荧光强度关联函数的解析表达式，并据此预测了驱动场变化时相关和非相关光子发射的情况。研究这种效应的实验将为量子点载流子-声子动力学提供有价值的见解，并且在当前技术下是可行的。
2008-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Voltage tunability of single spin-states in a quantum dot
固态中的单自旋提供了存储和操纵量子信息以及执行局部场和电荷的量子增强感测的独特机会。利用原子物理学发展起来的技术对这些系统进行光学控制，还需要充分利用固态的所有优点。我们通过改变自旋如何感知磁场，证明了单个量子点中自旋能级的电压可调谐性。我们发现，随着更多的空穴加载到点上，平面内的g因子不连续地变化。相反，面内孔g因子连续变化。该器件可以改变单个空穴的面内g因子的符号，在这一点上，在两个自旋本征态中观察到避免的交叉。这正是用一个电子门来控制单个自旋所需要的。
2013-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
A many-electron tight binding method for the analysis of quantum dot systems
本文提出了一种利用原子紧束缚波函数基的全组态相互作用计算多电子能量和本征函数的方法。这种方法捕获电子相关性以及原子效应，并且非常适合于包含很少电子的固态量子点系统，其中谷物理和无序对器件行为有显著贡献。以双电子硅双量子点为例，给出了计算结果。
2012-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Independent electrical control of two quantum dots coupled through a photonic-crystal waveguide
本研究通过光子晶体波导耦合两个半导体量子点发射体，利用局部电Stark场实现独立控制，并验证了相干耦合，为多发射体集体耦合提供了可扩展途径。
2023-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Epitaxial lift-off for solid-state cavity quantum electrodynamics
我们提出了一种新的方法，将自组装的量子点到Fabry-Pérot-like微腔。由此，外延去除包含量子点的3 $λ$ /4 GaAs层，并通过范德华键合将其附接到微腔镜之一。我们达到了高达4,100的精细度，这种配置受到介质镜反射率的限制，而不是受到半导体-镜界面处散射的限制，表明外延剥离过程是固态腔量子电动力学的一个有前途的过程。作为在这个方向上的第一步，我们证明了一个明确的腔量子点相互作用在弱耦合制度与Purcell因子在3的顺序。通过珀塞尔因子的耦合强度的估计表明，我们接近强耦合制度。
2015-05-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Bichromatic Driving of a Solid State Cavity QED System
利用双色驱动固体腔量子电动力学系统探测腔修饰态跃迁，观察系统与光场的相干相互作用。我们从理论上证明了由量子点与光子晶体腔强耦合组成的固态系统中的高阶腔修饰态、超分裂和交流斯塔克位移。对于非共振情况，声子介导量子点和光子谐振器之间的非共振耦合，这是固态腔量子电动力学所特有的现象。
2011-08-27 quant-ph
Monitoring Single Scattering Events in Single Quantum Dots
量子跳跃方法用于理论描述与其固态环境接触的{ \em单一}半导体量子点的共振发光。对于单激子基态的连续激发，发光表现出明亮的周期，其中光子从激子衰变中自发发射，当一个电子或空穴遭受自旋翻转时，其被暗周期中断。结果表明，连续监测的共振发光提供了一个非常敏感的措施，这种罕见的单散射事件的量子点。
2001-02-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlated quantum measurement of a solid-state qubit
我们提出了一个固态实验来研究量子比特态的连续量子测量过程。该实验将验证单个量子位在测量过程中保持相干（与整体平均密度矩阵的逐渐退相干相反），从而确认通过连续测量进行量子位纯化的可能性。该实验可以使用量子点、单电子晶体管或SQUID来实现。
2000-08-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence and dephasing in spin-based solid state quantum computers
我们讨论了各种固态系统中的消相干的操作定义。特别是，我们回顾，在基于自旋的固态量子计算的背景下，引入$T_1$和$T_2$描述退相干在一个两能级系统。我们提供了一个视角，最近的实验涉及操纵自旋相干半导体，并讨论具体的退相干和退相问题，电子自旋为基础的量子点量子计算机架构。
2001-09-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate errors in solid state quantum computation
我们回顾了我们在各种固态量子计算机体系结构中非共振门和固态环境之间的相互作用以及由此产生的门误差方面的工作。特别地，我们证明了绝热条件在小量子点中是可以满足的，而更高能量的激发态在基于库珀对盒的量子计算机模型的演化中起着重要的作用.我们还表明，复杂的能带结构，如硅可以构成一个严重的栅极控制问题。
2002-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-spin dephasing by electron-phonon interaction in semiconductor double quantum dots
利用自旋玻色子模型研究了半导体双量子点中电子-声子相互作用引起的双电子单重态和三重态之间的退相干。我们调查的发病和时间演变的退相，并研究其依赖于量子点参数，如点的大小和双点间距，以及主机材料（GaAs和Si）。在较短的时间内，电子-声子相互作用仅引起单重态-三重态希尔伯特空间中非对角密度矩阵元的不完全初始高斯衰减。声子弛豫导致的完全长时间指数衰减最终将超过双自旋退相干。我们分析了对称和有偏双量子点中的双自旋退相干，确定了它们在电子-声子耦合方面的差异以及相关的后果。
2011-04-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipative dynamics of coupled quantum dots under quantum measurement
我们研究了一个额外电子被限制在两个耦合量子点之一的固态量子比特的耗散动力学。以前的理论工作基于布洛赫型速率方程给出了一个非物理的均匀的电子在量子点中的占领概率，即使是非全同的点。我们表明，这是由于忽略高阶相互作用的分析。通过包括高阶项，我们得到预期的非对称占用概率的不相同的点。我们的工作表明，高阶相互作用项可以导致量子比特的操作上的重要的定性影响。
2006-12-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Storage of multiple single-photon pulses emitted from a quantum dot in a solid-state quantum memory
量子中继器是在传输过程中存在不可避免的光损耗的情况下在长距离上分配纠缠的关键部件。在Duan-Lukin-Cirac-Zoller协议的启发下，人们提出了许多基于量子存储器的量子中继器改进协议，这些改进协议通常关注纠缠分布率。在这些协议中，多光子（多光子对）的消除和多模量子存储器的使用被证明有能力大大提高纠缠分布率。在这里，我们演示了存储的确定性单光子发射的量子点在保偏固态量子存储器，此外，多时间模式存储器与$1$，$20$和$100$窄单光子脉冲也被证明。消除了多光子，每个脉冲中最多只包含一个光子。此外，这两个子系统的固态特性使这种配置更稳定，更容易扩展。我们的工作将有助于基于全固态器件的高效量子中继器的构建
2015-10-19 physics.optics quant-ph
Graphene double quantum dot as a solid-state two-level system in the THz range
Quobly（Quobly公司）；Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构电子光学材料研究中心）；Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science（物质材料研究机构材料纳米架构研究中心）；Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et Nanotechnologies (C2N)（巴黎萨克雷大学）
该研究开发了一种基于hBN封装石墨烯双量子点的太赫兹二能级系统，可实现0.145 THz的跃迁频率，为太赫兹量子技术提供了关键构建模块。
2026-10-12 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
High-fidelity single-qubit gates in a strongly driven quantum dot hybrid qubit with $1/f$ charge noise
半导体双量子点混合量子比特是实现高保真量子计算的理想材料。然而，它们的性能受到电荷噪声和声子诱导的退相的限制，电荷噪声在固态器件中无处不在。在这里，我们探索改进混合量子比特的量子操作的方法，使用强微波驱动来实现比退相干过程快得多的门操作。使用数值模拟和理论方法的基础上的累积展开，我们分析了量子比特动力学的存在下，$1/f$电荷噪声，形成了占主导地位的退相干机制，在许多固态设备。我们发现，虽然强驱动效应和电荷噪声都降低了量子门的保真度，简单的脉冲整形技术有效地抑制了强驱动效应。此外，当失谐参数和隧穿耦合同时驱动时，出现了宽的AC最佳点。考虑到声子介导的噪声，我们发现，应该有可能实现$X_π$门的结晶度高于$99.9\%$。
2019-06-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electrons in quantum dots on helium: from charge qubits to synthetic color centers
本文研究液氦上量子点中电子与ripplon的耦合对电荷量子比特的约束，并提出该电子-ripplon系统可作为耦合强度可调的合成色心，为色心物理研究开辟新途径。
2025-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Dots as Solid-State Sources of Entangled Photon Pairs
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）；Agency for Science Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）
本文综述了量子点作为固态源产生纠缠光子对的最新进展，探讨了其在量子通信、计算和传感中的应用前景。
2026-02-05 physics.optics quant-ph
Quantum-dot single-photon sources for the quantum internet
本文综述耦合微腔的半导体量子点单光子源，说明其高性能特性及在长距离固态量子网络中的应用潜力。
2023-06-08 quant-ph
Using quantum state protection via dissipation in a quantum-dot molecule to solve the Deutsch problem
半导体量子点具有控制参数宽、尺寸小等优点，是实现固态量子计算的理想材料。考虑隧穿耦合的非对称双量子点，将激子态的自发发射和激光场的作用结合起来，保护了间接激子和基态的任意叠加态.作为副产品，我们展示了如何使用保护状态来解决Deutsch问题。
2012-03-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electric-field-induced energy tuning of on-demand entangled-photon emission from self-assembled quantum dots
基于量子点的非经典光源的可扩展性依赖于对它们的不同发射能量的控制。电场提供了一种很有前途的途径来调整量子点发射能量通过量子限制斯塔克效应。然而，电场主要用于调节量子点的单光子发射能量，而对纠缠光子发射能量的电控制尚未实现，这对于使用不可区分的纠缠光子构建固态量子中继器至关重要。在这里，我们提出了一种方法来实现电子控制的能量纠缠光子发射的量子点。该装置由一个电可调量子二极管集成到压电致动器。我们发现，通过施加一个垂直的电场，用于消除量子点的精细结构分裂的临界单轴应力可以线性调谐。这允许实现能量可调的纠缠光子发射的触发源，这是迈向固态量子中继器应用的重要一步。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
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
Disorder-induced valley-orbit hybrid states in Si quantum dots
硅中的量子点是实现固态量子信息处理的有希望的候选者。理解硅的多导带谷对这些器件性能的影响是很重要的。在这里，我们介绍了一个新的，系统的有效质量理论的谷轨道耦合在无序硅系统。该理论揭示了谷轨道杂化效应，这对于在谷自由度中存储量子信息是有害的，包括谷态之间的非零偶极矩阵元素和改变的谷间隧穿。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Improving a solid-state qubit through an engineered mesoscopic environment
受控量子系统可以通过反馈改变其环境，从而导致环境的熵减少状态和改善系统相干性。在这里，使用一个量子点电子自旋作为控制和探针，我们准备的量子点核的反馈下的相干布居捕获和测量的演变，从热到一个减少熵的状态，扩展量子比特相干的直接后果。通过对电子自旋的Ramsey干涉测量，我们直接获得了制备后的核分布，并测量了核系综内相关性的出现和衰减。在最佳反馈下，电子的非均匀退相时间$T_2^*$延长了一个数量级，达到$39$ ~ns。我们的结果可以很容易地利用在量子信息协议利用自旋光子纠缠，并代表了一个步骤，创造量子多体状态的介观核自旋系综。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-based quantum computation in multielectron quantum dots
在量子计算机中，硬件和软件是内在联系的，因为量子哈密顿量（或者更准确地说，它的时间发展）是运行计算机的代码。我们通过考虑半导体量子点中基于电子自旋的固态量子计算机的例子来证明这种微妙而关键的关系。我们证明了在最外层只有一个价电子的多电子量子点并不简单地表现为一个有效的单自旋系统，除非满足特殊的条件。我们的工作令人信服地表明，理论和实验（软件和硬件之间）之间的微妙协同作用对于构建量子计算机至关重要。
2002-02-09 cond-mat.mes-hall 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
Weak values and the Leggett-Garg inequality in solid-state qubits
研究了固态量子比特中弱值的实现。我们证明了弱值可以是非经典的当且仅当Leggett-Garg不等式也可以被违反。描述了广义弱值，其中对一系列弱测量结果进行后选择。施加经典的弱值允许导出有界算子的Leggett-Garg不等式。我们的分析是在踢量子非爆破测量的量子双点电荷量子比特。
2007-07-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Teleportation in a Solid State System
我们提出了一个能够演示量子隐形传态的实用固态系统。该装置利用了耦合量子点中激子光学控制的最新进展，以产生最大纠缠的Bell和Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。然后只需要两个么正变换：一个量子控制非门和一个阿达玛门。明确给出了产生最大纠缠态所需的激光脉冲以及相应的么正变换。
1999-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spontaneous two photon emission from a single quantum dot
观察到了固态单量子发射体的自发双光子发射。研究了高Q值光子晶体纳米腔耦合半导体量子点中中性双激子的光致发光。当腔谐振到双激子的一半能量时，腔中的强真空场激发双激子同时发射两个光子到模式中，导致模式的明显发射增强。同时，从双激子的其他单光子发射的抑制被观察到，作为双光子发射过程变得比其他的共振更快。
2011-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum entanglement and information processing via excitons in optically-driven quantum dots
我们展示了如何光驱动耦合量子点可以用来制备最大纠缠贝尔和格林伯格-霍恩-蔡林格态。操纵产生这些高度纠缠态所需的选择性光脉冲的强度和持续时间为我们提供了处理基于固态的量子信息的关键要素。理论预测表明，在激子态的退相干发生之前，可以进行几百次单量子比特旋转和受控非门。
2000-03-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Solid-state ensemble of highly entangled photon sources at rubidium atomic transitions
半导体InAs/GaAs量子点的生长的Stranski-Krastanov方法是确定性产生的偏振纠缠光子对的主要候选人之一。尽管在过去的二十年里取得了显著的进展，但这种材料仍然存在许多挑战，例如极低的产率（<1%的量子点可以发射纠缠光子），低纠缠度和大波长分布。在这里，我们表明，与一个新兴的家庭的GaAs/AlGaAs量子点生长的液滴蚀刻和纳米孔填充，它是可能的，以获得一个大的合奏（接近100%）的偏振纠缠光子发射器的晶片上没有任何生长后的调整。在脉冲共振双光子激发下，所有测量的量子点都发射出具有超高纯度、高纠缠度（保真度高达F=0.91，创纪录的高并发度C=0.90）和铷跃迁处超窄波长分布的单对纠缠光子。因此，固态量子中继器-在许多其他关键的量子光子元件中-可以用这种新材料实际实现。
2016-11-11 physics.optics quant-ph
Solid State Implementation of Quantum Random Walks on General Graphs
近年来的进展使得探索量子点作为可扩展的量子信息处理的可行技术成为可能。例如，电荷量子位可以在耦合量子点的最低束缚态中实现，并且限制势的精确控制允许实现一整套通用量子位门，包括任意单量子位旋转和两量子位C-NOT门。在这项工作中，我们描述了一种新的方案，实现量子随机游动任意复杂的图形，通过扩展这些基本操作的二维量子点网格的控制。由于单量子比特旋转构成了我们实施方案的基本组成部分，我们还通过直接求解相应的时间依赖薛定谔方程来对这样的机制进行数值模拟。
2008-11-11 quant-ph
Probing semiconductor quantum dot state and manipulation with superconducting transmission line resonator
分析了超导传输线谐振器与半导体双量子点的耦合系统。我们模拟了微波信号在谐振腔中的相移，这对量子点量子比特的状态和操纵是敏感的。测量质量足够高，并且结果表明可以设想基于这种类型的电路的固态量子处理器。
2013-12-08 quant-ph
Coulomb blockade double-dot Aharonov-Bohm interferometer: harmonic decomposition of the interference pattern
对于固态双点干涉仪，利用谐波分解法分析了点间库仑相关和多次反射相互作用产生的相移干涉图样。意外的结果被发现，并讨论了连接的路径检测和电子损失。
2009-06-19 quant-ph
Photonic Quantum Computation with Waveguide-Linked Optical Cavities and Quantum Dots
提出了一种新的固态光子量子计算方案，将光腔中的光子作为量子比特来计算。量子门可以通过波导将腔与量子点耦合来实现。所提出的方案允许可编程和确定性的门操作和系统可以扩展到许多量子比特。
2011-01-18 quant-ph
Protocol for Hybrid Entanglement Between a Trapped Atom and a Semiconductor Quantum Dot
我们提出了一个原子和固态系统之间的量子光学接口。我们证明了单个囚禁原子中的量子态与半导体量子点中的量子态可以通过它们与经典激光场的共同相互作用而纠缠。由此产生的散射光子的干涉和检测可以预示着不同的原子和固态量子比特的纠缠。我们开发了一个协议，可以成功，尽管在两个基于物质的量子位的辐射特性的显着不匹配。我们详细研究了一个特殊的情况下，这种接口适用于一个单一的捕获\Yb离子和腔耦合InGaAs半导体量子点。纠缠保真度和成功率被发现是强大的广泛的实验非理想效应，如色散失配，原子反冲，和多光子散射。我们的结论是，在现实的实验条件下，应该有可能产生这些互补量子比特系统的高度纠缠态。
2009-07-02 quant-ph
Analysis of electron localization in a coupled quantum dot structure via variational approach: numerical results and application in quantum-dot cellular automata
量子点结构的分析在固态数字逻辑设计、量子信息技术和量子光学等领域有着重要的应用。在这项工作中，我们显示了一个变分制定的解决方案的有效的两个层次的方法分析的电子局域化在两个耦合的量子点。数值结果，以及使用电子局域化的可配置的逻辑电路，使用量子点元胞自动机的实现。
2007-05-22 quant-ph
An integrated whispering-gallery-mode resonator for solid-state coherent quantum photonics
定制的光子腔允许增强光-物质相互作用，最终创建完全相干的量子界面。在这里，我们报告一个集成的微盘腔含有自组装量子点相干路由不同的接入波导之间的光子。我们测量了腔品质因数约为10，000的Purcell因子$F_{exp}=6.9\pm0.9$，使我们能够观察到量子点的光子相干散射的清晰特征。我们展示了这个集成系统如何可以相干地重新路由之间的下降和总线端口的光子，以及如何控制这种路由的失谐的量子点和谐振器，或通过激发光束的强度，其中一个临界光子数小于一个光子每个寿命是必需的。我们讨论了这种方法的优点和局限性，重点是如何相干散射和单光子非线性可以用来提高量子设备，如路由器或贝尔状态分析仪的效率。
2021-07-27 quant-ph
Permanent tuning of quantum dot transitions to degenerate microcavity resonances
我们展示了一种实现偏振简并微柱腔模和嵌入式量子点跃迁之间光谱共振的技术。我们的方法是基于各向同性和各向异性的拉伸应变的激光诱导的表面缺陷的影响，从而提供永久调谐的组合。这种技术是实现基于固态腔量子电动力学的可扩展量子信息方案的先决条件。
2011-03-02 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
