碳纳米管双量子点中的退相干与超精细相互作用：无序情形

我们从理论上研究了用于测量退相干时间 $T_2^*$ 的\emph{返回概率实验}，该实验在具有自旋轨道耦合和无序诱导谷混合的半导体碳纳米管 (CNTs) 中的双量子点 (DQD) 中进行。退相干是由于与 ${}^{13}$C 核自旋的超精细相互作用引起的。由于谷自由度和自旋自由度，量子点中任何给定的纵向模式都存在四个束缚态。在零磁场下，自旋轨道耦合和谷混合将这四个态分裂为两个 Kramers 双重态。给定量子点的谷混合项由点内无序决定，因此属于不同量子点的 Kramers 双重态中的态是不同的。我们展示了属于不同双重态的态之间非零的单粒子点间隧穿振幅如何在相关的两粒子谱中作为失谐量的函数引起新的避免交叉，从而从单点双电子态构型 $(0,2)$ 过渡到每点单电子构型 $(1,1)$。与清洁系统相比，多个 Landau-Zener 过程影响每次单次测量的分离和结合阶段，并以强烈依赖于初始状态的方式影响测量结果。我们发现，当在每次单次循环中制备 $(0,2)$ 基态时，可实现定义明确的返回概率实验。在这种情况下，谷混合增加了测得返回概率的饱和值，而返回到 $(0,2)$ 基态的概率保持不变。最后，我们研究了高磁场极限下谷混合的影响；对于平行磁场，预测结果与清洁纳米管一致，而对于垂直于纳米管轴的磁场，无序效应始终相关。