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与微波谐振器耦合的硅三量子点谷分辨光谱理论
摘要： 我们理论研究了与超导微波谐振腔耦合的硅三量子点（TQD）系统。通过测量输出场的传输和相移，可以利用注入探测信号的响应信号提取能级结构信息。这些信息可进一步用于获取单个量子点中的谷分裂和谷相位情况。由于相关谷态通常存在数微电子伏特的分裂，需要有限温度或施加外偏置电压才能使激发态获得布居。本文采用的理论方法包括：通过电容模型拟合实验充电能、用扩展哈伯德模型描述隧穿动力学、利用速率方程模型求解占据概率，以及借助输入-输出模型确定谐振腔的响应信号。
关键词： 量子点、混合量子系统、自旋量子比特、谷、硅、腔量子电动力学
更新于2025-09-23 15:19:57
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InSb纳米线量子点中自旋量子位的电控：强磁场下自旋弛豫的显著抑制
摘要： 本文研究了栅极电势和磁场对InSb纳米线自旋量子比特中声子诱导自旋弛豫速率及电驱动单量子比特操作速度的影响。我们发现，强g因子和高磁场强度会导致电子-声子散射（由形变势引起）占据主导地位——这种效应在g因子较弱的材料（如GaAs或Si/SiGe）中通常被认为无关紧要。在此条件下，我们观察到由于垂直于纳米线轴的量子限制作用，量子比特态间的自旋弛豫被显著抑制。研究还表明：要实现自旋量子比特寿命期间可执行单量子比特操作次数的最大化，需要采用单量子点栅极电势方案。
关键词： 自旋量子比特、自旋弛豫、拉比频率、InSb纳米线、量子点
更新于2025-09-23 15:19:57
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量子点中可扩展网络架构的自旋-光子?？?
摘要： 在空间分离节点间实现可靠的信息传输，是构建可扩展量子技术网络架构的基础。半导体量子点中的自旋量子比特是量子信息处理的有力候选者。然而，如何从现有实验迈向可扩展量子处理器仍面临设计挑战。我们提出一种由自旋单重态-三重态量子比特与单微波光子构成的模块化方案，证实可实现自旋量子比特与量子光场间相互作用的高度精准调控。该方案不仅能以98%的效率制备特定形状的单光子，还能在远程节点间确定性实现保真度达90%的量子态转移与纠缠生成。此自旋-光子?？橐崖闾囟ň来硇榈你兄狄螅菇衫┱沽孔油缂芄固峁┝丝尚新肪?。
关键词： 量子点、自旋量子比特、量子网络、微波光子、量子态转移
更新于2025-09-23 15:19:57
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量子点自旋量子比特的完整态层析
摘要： 半导体量子点可能是连接锚定物质自旋量子比特与飞行光子量子比特的首选方案。虽然对飞行量子比特或光偏振态进行完整层析测量通常较为直接，但对物质自旋进行层析测量却是一项具有挑战性且资源消耗巨大的任务。本文提出一种全光学方法，用于实现量子点受限自旋的完整层析测量。该方法适用于传导带电子和价带空穴等电子自旋构型，也适用于亮激子与暗激子等电子-空穴对。我们采用短脉冲共振调谐偏振光激发自旋量子比特，使其相干转换为通过发射偏振单光子衰变的激发态量子比特。通过使用两种相互正交的线偏振激发光，再结合对衰变激发态量子比特所发射光圆偏振度的时分辨测量，即可完成层析过程。我们在暗激子自旋态上验证了该方法，测得保真度达0.94——该精度主要受限于偏振分析仪的准确度。
关键词： 自旋量子比特、层析成像、光学方法、暗激子、量子点
更新于2025-09-19 17:13:59
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量子点
摘要： 谷分裂是硅基自旋量子比特的关键特性。据报道，Si/SixGe1?x异质结构中的量子点存在相对较低的谷分裂，限制了此类量子比特器件的工作温度和可扩展性。本文展示了一种基于分子束外延生长的28Si/SixGe1?x材料中，通过栅极定义的单量子点实现了超过200微电子伏的稳健且大幅谷分裂。该谷分裂可通过栅极电压进行单调且可重复的调节（最高达15%），其源于量子点6纳米的横向位移。我们观测到集成纳米磁体的器件在低磁场下具有静态自旋弛豫时间T1>1秒。在高磁场条件下，T1受限于谷热点以及与本征和人工自旋轨道耦合（包括声子瓶颈效应）相关的声子噪声耦合。
关键词： 谷分裂、自旋弛豫、自旋量子比特、分子束外延、硅、量子点
更新于2025-09-19 17:13:59
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基于栅极电势对称性的横向GaAs量子点中自旋量子比特控制
摘要： 我们研究了量子点对称性对单电子GaAs自旋量子比特中拉比频率和声子诱导自旋弛豫率的影响。发现磁场方向的各向异性依赖性与选用的栅极电势无关。同时揭示量子点相对于晶格坐标系的取向在具有C1v、C2v或Cn（n≠4r）对称性的体系中具有显著影响。为展示栅极电势形状对自旋量子比特寿命的重要影响，我们比较了无限深势阱等边三角形、正方形和矩形约束与已知谐振子势的结果。研究表明自旋量子比特寿命获得显著提升，在等边三角形栅极约束下甚至实现了近六个数量级的增幅。
关键词： 自旋量子比特、砷化镓、自旋弛豫率、拉比频率、量子点、门控电势
更新于2025-09-19 17:13:59
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硅量子点中s、p、d和f电子的相干自旋控制
摘要： 元素周期性质一经揭示，化学行为就能通过原子价态来理解。理想情况下，这一原理可推广至量子点——只需控制基于量子点的量子比特外壳层电子，就能实现量子计算。但半导体材料的缺陷打破了这一类比，实际器件很少呈现系统性的多电子排布。我们在此展示了一种静电约束量子点，其呈现出明确的壳层结构。我们观测到包含自旋和谷自由度多重态的四个壳层（31个电子）。研究发现，含单个价电子的不同填充态（即1、5、13和25个电子）均具备量子比特潜力。集成微磁体使我们能实现电驱动自旋共振（EDSR），从而在更高壳层态下获得更快的拉比旋转和更高保真度的单量子比特门操作。我们研究了轨道激发对单量子比特的影响随量子点形变的函数关系，并利用该特性实现更快速的量子比特控制。
关键词： 拉比振荡、硅量子点、自旋量子比特、电驱动自旋共振、量子点
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用超导谐振器测量量子点中的自旋单重态-三重态量子比特 <sup>*</sup>
摘要： 量子点中的自旋量子比特是量子计算的主要平台之一。实现可扩展量子信息处理的关键要求是高效测量。本文分析了与超导传输线谐振器耦合的量子点自旋量子比特的测量过程。特别地，谐振器的相位偏移对自旋态和门操作敏感。利用谐振器的响应可高效测量自旋量子比特，该方法可扩展至可扩展固态量子处理器中多个自旋量子比特的读出。
关键词： 量子点、量子计算、超导谐振器、自旋量子比特
更新于2025-09-19 17:13:59
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利用约瑟夫森参量放大实现硅量子点的快速门控读出
摘要： 硅量子器件中的自旋态是实现大规模量子计算的理想候选方案。基于门控的自旋量子比特传感技术能提供高保真度的紧凑型可扩展读出方案，但要满足纠错协议中快速反馈所需的保真度阈值与测量时间尺度，仍需进一步提升灵敏度。本研究将622 MHz射频门控传感技术与工作在500-800 MHz频段的约瑟夫森参量放大器相结合，显著缩短了纳米线晶体管中硅双量子点态读取所需的积分时间。根据实测信噪比估算，在1微秒内即可实现平均保真度99.7%的单重态-三重态单次读出——该速度不仅远低于容错读出的要求标准，更较未使用约瑟夫森参量放大器时提升30倍。此外，该放大器能在保持相同信噪比的前提下支持更低射频功率运行。通过测定200 mK的噪声温度（其中约瑟夫森参量放大器贡献25%、低温放大器25%、谐振腔50%），我们指明了进一步提升读出速度的技术路径。
关键词： 量子计算、自旋量子比特、基于门的传感、硅量子点、约瑟夫森参量放大
更新于2025-09-19 17:13:59
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固体中的电子（介观物理、光子学、量子计算、关联效应、拓扑）|| 4. 复杂过渡金属氧化物中的关联电子
摘要： 在本书的前几章中，我们主要从单粒子或双粒子层面探讨了量子力学对固态电子性质的影响。这揭示了电子波函数相位在中观电子输运中的重要影响，以及对固体光学性质的普遍认知——其中电子间相互作用仅导致相对简单的修正（如激子结合能ERyd,X或材料介电常数ε）。此外，我们还学会了如何对自旋量子比特中的单电子/双电子系统、以及超导量子比特中的多粒子态实现前所未有的量子力学特性（包括动力学特性）控制。在这些系统中，电子-电子相互作用主要被用作交换耦合或读出时的经典排斥能。
关键词： 自旋量子比特、电子-电子相互作用、介观电子输运、激子结合能、超导量子比特、介电常数、固态电子、量子力学、固体的光学性质
更新于2025-09-16 10:30:52