多维量子电容理论及其在量子点阵列中自旋与电荷判别中的应用

通过与金属栅极电容耦合的少粒子系统的量子态，可通过测量量子电容来判别，量子电容可识别为系统能量对栅极电压的二阶导数。本文通过引入量子电容矩阵，将该方法推广到多电压情形。该矩阵形式体系使我们能够确定量子电容对参数空间中电压振荡方向的依赖关系，并识别栅极电压的最优组合。作为一个代表性示例，该方法被应用于以Hubbard模型描述的量子点阵列情形。在此，我们首先在半经典方法确定的电荷稳定区边界中，识别多维电压空间中潜在的相关区域。然后，我们通过量子电容矩阵对这些边界进行定量表征。总体而言，这提供了一种优化不同粒子数和/或总自旋状态之间判别的流程。