超短极宽带脉冲驱动的电荷与自旋动力学：理论视角

本文概述了利用超短和超宽带电磁脉冲控制低维电子系统中电荷与自旋动力学的最新理论进展。特别关注亚周期和单周期脉冲及其在相干控制中的利用。讨论主要限于脉冲持续时间短于与激发谱特征相关的特征时间尺度的情况。我们推导出，脉冲作用本质上等同于在脉冲期间适当选定时刻系统量子态之间的量子映射。特定脉冲形状对脉冲后动力学的影响被归结为进入量子映射表达式的几个积分参数。针对特定纳米结构，确立并讨论了该约化方案在不同驱动场强度下的有效范围。通过周期性脉冲序列作用，展示了系统如何被导向并在很大程度上维持在预设状态。这种非平衡可持续性的条件通过几何相位得出，几何相位被认定为指示周期驱动量子系统准静态性的适当量。给出了在皮秒和亚皮秒时间尺度上控制纳米结构中电荷、自旋和谷自由度的演示。该理论通过在一维半导体量子线、超晶格、双量子点、半导体和石墨烯量子环上的若干应用加以说明。此外，我们考虑了强关联系统对短宽带脉冲的响应，并表明这种情况在激发建立过程中揭示高阶关联具有巨大潜力。