Jenseits der adiabatischen Quantenadmittanz eines Halbleiter-Quantenpunkts bei hohen Frequenzen: Reflektometrie als Polarondynamik neu denken

Jenseits der adiabatischen Quantenadmittanz eines Halbleiter-Quantenpunkts bei hohen Frequenzen: Reflektometrie als Polarondynamik neu denken

Zeitstempel: 21. März 2024, 6:25 Uhr

L. Peri1,2, GA Oakes1,2, L. Cochrane1,2, CJB Ford1, und MF Gonzalez-Zalba2

1Cavendish Laboratory, University of Cambridge, JJ Thomson Avenue, Cambridge CB3 0HE, Vereinigtes Königreich
2Quantum Motion, 9 Sterling Way, London N7 9HJ, Vereinigtes Königreich

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Abstrakt

Dynamisch betriebene Halbleiterquantenpunkte sind die Grundlage vieler Quantentechnologien wie Quantensensoren und Computer. Daher ist die Modellierung ihrer elektrischen Eigenschaften bei Mikrowellenfrequenzen unerlässlich, um ihre Leistung in größeren elektronischen Schaltkreisen zu simulieren. Hier entwickeln wir einen selbstkonsistenten Quanten-Master-Gleichungsformalismus, um die Admittanz eines Quantenpunkts zu erhalten, der unter der Wirkung eines kohärenten Photonenbades an ein Ladungsreservoir gekoppelt ist. Wir finden einen allgemeinen Ausdruck für die Admittanz, der die bekannte semiklassische (thermische) Grenze sowie den Übergang zu Lebensdauer- und Leistungsverbreiterungsregimen aufgrund der erhöhten Kopplung an das Reservoir bzw. der Amplitude des photonischen Antriebs erfasst. Darüber hinaus beschreiben wir zwei neue photonenvermittelte Regime: Floquet-Verbreiterung, bestimmt durch die Umgestaltung der QD-Zustände, und Verbreiterung, bestimmt durch Photonenverlust im System. Unsere Ergebnisse bieten eine Methode zur Simulation des Hochfrequenzverhaltens von QDs in einem weiten Bereich von Grenzen, beschreiben vergangene Experimente und schlagen neuartige Untersuchungen von QD-Photonen-Wechselwirkungen vor.

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Ausgewähltes Bild: Dynamik einer angetriebenen Einzelelektronenbox aus schaltungstechnischer, semiklassischer und quantenmechanischer (Floquet) Sicht

Populäre Zusammenfassung

Dynamisch betriebene Halbleiterquantenpunkte sind die Grundlage vieler Quantentechnologien wie Quantensensoren und Computer. Hier entwickeln wir einen vollständigen Quantenformalismus für einen Quantenpunkt, der an ein Reservoir gekoppelt ist und von einem Photonenoszillator angetrieben wird, einschließlich der endlichen Lebensdauer einer Ladung im Punkt und Nichtidealitäten des Antriebs. Wir finden eine vollständig analytische Lösung für die Ersatzschaltung des angetriebenen Systems, auch im Großsignalbereich, und sagen zwei neuartige Phänomene voraus: Floquet-Verbreiterung und Photonenverlust-Verbreiterung.

► BibTeX-Daten

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Zitiert von

[1] Mathieu de Kruijf, Grayson M. Noah, Alberto Gomez-Saiz, John JL Morton und M. Fernando Gonzalez-Zalba, „Messung der kryoelektronischen Erwärmung mithilfe eines lokalen Quantenpunktthermometers in Silizium“, arXiv: 2310.11383, (2023).

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