論文の概要: Coherent control of a high-orbital hole in a semiconductor quantum dot with near-unity fidelity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.10749v1
• Date: Wed, 21 Dec 2022 03:49:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 05:46:01.126196
• Title: Coherent control of a high-orbital hole in a semiconductor quantum dot with near-unity fidelity
• Title（参考訳）: ほぼ均一性を有する半導体量子ドットにおける高軌道孔のコヒーレント制御
• Authors: Junyong Yan, Chen Chen, Xiao-Dong Zhang, Yu-Tong Wang, Hans-Georg Babin, Andreas D. Wieck, Arne Ludwig, Yun Meng, Xiaolong Hu, Huali Duan, Wenchao Chen, Wei Fang, Moritz Cygorek, Xing Lin, Da-Wei Wang, Chao-Yuan Jin, Feng Liu
• Abstract要約: コヒーレント駆動型半導体量子ドットは、古典的でない光源や量子論理ゲートのための最も有望なプラットフォームの一つである。 オージェ過程を刺激することにより、ホールの高軌道状態を制御するための全光学的手法を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.05348937863074
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Coherently driven semiconductor quantum dots are one of the most promising platforms for non-classical light sources and quantum logic gates which form the foundation of photonic quantum technologies. However, to date, coherent manipulation of quantum dots is limited mainly to their lowest orbital states. Ultrafast coherent control of high-orbital states is obstructed by the demand for tunable terahertz pulses. To break this constraint, we demonstrate an all-optical method to control high-orbital states of a hole via stimulated Auger process. The coherent nature of the Auger process is revealed by Rabi oscillation and Ramsey interference with a fidelity of 95.8%. Harnessing this coherence further enables the investigation of single-hole relaxation mechanism. A surprisingly long relaxation time (156(2) ps) is observed and explained by phonon bottleneck effect. Our work opens new possibilities for understanding the fundamental properties of high-orbital states in quantum emitters and developing new types of orbital-based quantum photonic devices.
• Abstract（参考訳）: コヒーレント駆動型半導体量子ドットは、フォトニック量子技術の基盤となる非古典的な光源と量子論理ゲートのための最も有望なプラットフォームの一つである。 しかし、これまでは、量子ドットのコヒーレントな操作は、主にその最低軌道状態に限られている。 高軌道状態の超高速コヒーレント制御は、可変テラヘルツパルスの要求によって妨げられる。 この制約を断ち切るために、オージェ法によりホールの高軌道状態を制御する全光学的手法を実証する。 オージャー過程のコヒーレントな性質は、ラビ振動とラムゼー干渉によって95.8%の忠実度で明らかにされる。 このコヒーレンスを利用することで、シングルホール緩和機構のさらなる検証が可能になる。 驚くほど長い緩和時間(156(2)ps)がフォノンボトルネック効果によって観測され説明される。 我々の研究は、量子エミッタにおける高軌道状態の基本的な性質を理解し、新しいタイプの軌道ベースの量子フォトニクスデバイスを開発する新しい可能性を開く。

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