由设计实现的 GaAs 量子点光学与磁学响应
量子物理
2025-04-04 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
量子网络技术将自旋量子比特及其与单光子的接口作为网络节点的核心组件。因此，必须具备共同设计量子系统磁偶极子和光学偶极子响应的能力。在众多固态系统中，这些性质难以设计，因为自旋轨道耦合和每个量子比特的晶体环境会导致电子 g 因子和光学活性态的异质性。本文表明，采用准应变-free 局部滴落蚀刻生长方法获得的 GaAs 量子点 (QD)，其自旋和光学性质可从假设最高可能 QD 对称性进行预测。我们测量了电子和空穴 g 张量以及带电激发态的跃迁偶极矩方向，这些测量结果与仅受单原子力显微镜量形重建约束的多带 k·p 模拟预测一致。该一致性在 730 nm 至 790 nm的激子发射波长范围内，通过多个波长特定的生长运行进行验证。惊人的是，我们的测量和模拟通过从 -0.1 到 0.3 的零点交叉，跟踪平面电子 g 因子，并完全由外部磁场决定光学偶极矩方向。我们结果的鲁棒性表明，能够在生长前设计自旋量子比特及其可调光学界面，以适配特定的磁学和光子环境，这对于实现高质量的自旋-光子纠缠具有直接应用前景。
引用
@article{arxiv.2504.02355,
title = {Optical and magnetic response by design in GaAs quantum dots},
author = {Christian Schimpf and Ailton J. Garcia and Zhe X. Koong and Giang N. Nguyen and Lukas L. Niekamp and Martin Hayhurst Appel and Ahmed Hassanen and James Waller and Yusuf Karli and Saimon Philipe Covre da Silva and Julian Ritzmann and Hans-Georg Babin and Andreas D. Wieck and Anton Pishchagin and Nico Margaria and Ti-Huong Au and Sebastien Bossier and Martina Morassi and Aristide Lemaitre and Pascale Senellart and Niccolo Somaschi and Arne Ludwig and Richard Warburton and Mete Atatüre and Armando Rastelli and Michał Gawełczyk and Dorian Gangloff},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.02355},
year = {2025}
}