这个学校今日连发2篇Nature Nanotechnlogy,都是关于量子点!
清风 2020-12-23

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1. 光激发单个量子点以诱导微机械运动

混合量子光机械系统与单个二级系统(如单个自旋,单个超导量子比特,或单个光学激发器)之间,实现了具有宏观机械自由度的接口。在微波领域中运行的混合动力系统取得一系列进展的同时,在光学领域的混合系统的进展却不尽如人意,与单个量子系统在宏观机械谐振器上的反向作用相对应的往复效应仍然难以捉摸。

 

与光腔相反,两级系统在不超过单个能量量子的情况下运行。因此,与腔体光机械系统相比,它需要更强的混合耦合速率。

 

有鉴于此,法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学Jean-Philippe Poizat等人基于振荡微线和单个嵌入式量子点实现了大应变耦合。


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研究人员以机械频率调制的激光共振驱动量子点的激子,然后,与状态有关的应变会导致与时间有关的机械力,从而驱动微丝运动。这种力比光子通量与量子点相互作用产生的辐射力要大三个数量级。

 

研究人员通过光学操纵单个量子物体的量子态来,可以使质量为0.1ng的微振荡器运动。 通过周期性地驱动嵌入的QD的激子群来生成运动,该QD通过应变耦合到摆线的位置。 这种内置的耦合器可不受任何外部扰动,并且具有很高的集成度,从而使下一代混合光子纳米线成为量子光子电路的潜在构建基元。

 

参考文献:

Jan Kettler et al. Inducingmicromechanical motion by optical excitation of a single quantum dot. NatureNanotechnology 2020.

https://www.nature.com/articles/s41565-020-00814-y

 

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2. 二维量子点阵列中单个电子自旋的相干控制

在阵列中实现单个量子物体的相干操作,是实现任何可扩展量子信息平台的前提。长期以来,科学家在控制量子点阵列中的电子自旋领域取得系列重要突破,使得量子模拟器和多电子自旋相干操纵的实现成为可能。尽管复杂的量子问题和量子信息处理总是要实现的,但是二维阵列与此之间的高度连通性仍然未曾实现。

 

有鉴于此,法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学Pierre-André Mortemousque和Jean-PhilippePoizat等人报道了在3×3隧穿耦合量子点阵列中,实现了单个电子自旋的二维相干控制。


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研究人员专注于控制二维QD阵列的三个重要量子特征:1)QD阵列中单个电子的确定性负载和位移,2)QD阵列中任何节点处的双电子自旋读出,3)在两个电子之间交换振荡实现局部相干自旋,一个电子位于中心点,另一个电子位于其四个相邻节点之一。总之,这项研究为利用二维电子自旋阵列进行量子仿真和信息处理提供了新的思路。

 

参考文献:

Pierre-André Mortemousque et al. Coherentcontrol of individual electron spins in a two-dimensional quantum dot array. NatureNanotechnology 2020.

https://www.nature.com/articles/s41565-020-00816-w

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