量子点中动态核极化与反馈理论

受限在量子点中的电子通过超精细接触相互作用与其局部核自旋环境相互作用。这种相互作用结合外部控制以及对电子自旋的弛豫或测量，可产生动态核极化。核浴的量子特性，加上这些系统中相干外场与非相干动力学的相互作用，产生了近期实验中观察到的丰富有趣现象，如电子塞曼频率聚焦、磁滞和线拖曳。我们详细发展了一种完全量子化、自洽的理论，该理论可应用于此类实验且具有预测能力。我们的理论利用算符和表示形式，以纳入由额外的马尔可夫浴引起的非相干动力学，在自组装量子点中，该浴即为负责电子 - 空穴光学复合的真空场。该形式体系的优点在于，它通过将外部相干和非相干驱动的联合动力学编码为仅作用于电子自旋子空间的有效动力学映射，从而降低了问题的复杂性。结合问题中的时间尺度分离，这使得形式体系易于处理且可解析求解。电子自旋与核自旋之间的纠缠在动态核极化形成中的关键作用自然地从我们的解中得出。我们详细展示了该理论在光学脉冲实验中的应用，并对结果进行了深入讨论和物理解释。