論文の概要: Demonstration and operation of quantum harmonic oscillators in an AlGaAs-GaAs heterostructure

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.06575v2
• Date: Sat, 12 Nov 2022 14:16:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-14 23:15:46.881834
• Title: Demonstration and operation of quantum harmonic oscillators in an AlGaAs-GaAs heterostructure
• Title（参考訳）: AlGaAs-GaAsヘテロ構造における量子調和振動子の実証と動作
• Authors: Guangqiang Mei, Pengfei Suo, Li Mao, Min Feng, and Limin Cao
• Abstract要約: 本稿では,AlGaAs/GaAsヘテロ構造中の水素置換基によって形成されるほぼ理想的なQHOについて述べる。 7-8 mVの周期を持つ鋭く速い発振は、通常のクーロン遮断(CB)発振に加えて現れる。 半導体ヘテロ構造におけるQHOの設計・構築・操作の一般原理を確立することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: The quantum harmonic oscillator (QHO), one of the most important and ubiquitous model systems in quantum mechanics, features equally spaced energy levels or eigenstates. Here we present a new class of nearly ideal QHOs formed by hydrogenic substitutional dopants in an AlGaAs/GaAs heterostructure. On the basis of model calculations, we demonstrate that, when a deta-doping Si donor substitutes the Ga/Al lattice site close to AlGaAs/GaAs heterointerface, a hydrogenic Si QHO, characterized by a restoring Coulomb force producing square law harmonic potential, is formed. This gives rise to QHO states with energy spacing of about ~8-9 meV. We experimentally confirm this proposal by utilizing gate tuning and measuring QHO states using an aluminum single-electron transistor (SET). A sharp and fast oscillation with period of ~7-8 mV appears in addition to the regular Coulomb blockade (CB) oscillation with much larger period, for positive gate biases above 0.5 V. The observation of fast oscillation and its behavior is quantitatively consistent with our theoretical result, manifesting the harmonic motion of electrons from the QHO. Our results might establish a general principle to design, construct and manipulate QHOs in semiconductor heterostructures, opening future possibilities for their quantum applications.
• Abstract（参考訳）: 量子力学における最も重要かつユビキタスなモデルシステムの1つである量子調和振動子(qho)は、等間隔のエネルギー準位や固有状態を持つ。 ここでは、AlGaAs/GaAsヘテロ構造中の水素置換基によって形成される、ほぼ理想的なQHOの新しいクラスを示す。 モデル計算に基づいて,AlGaAs/GaAsヘテロ界面に近いGa/Al格子サイトをデタドーピングSiドナーで置換した場合,正方形法則調和ポテンシャルを生じるクーロン力の回復を特徴とする水素性SiQHOが形成されることを示した。 これにより、エネルギー間隔が約8-9 mVのQHO状態が生じる。 本提案は,アルミニウム単電子トランジスタ(set)を用いたゲートチューニングとqho状態の測定により検証した。 0.5V以上の正のゲートバイアスに対して、周期 ~7-8 mV の鋭く速い発振が通常のクーロン遮断(CB)発振に加えて出現し、その挙動は我々の理論結果と定量的に一致し、QHOからの電子の調和運動を示す。 我々の結果は半導体ヘテロ構造におけるQHOの設計、構築、操作の一般的な原理を確立し、将来の量子応用の可能性を開くかもしれない。

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