論文の概要: Optical and magnetic response by design in GaAs quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.02355v1
- Date: Thu, 03 Apr 2025 07:43:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-04 12:55:06.069672
- Title: Optical and magnetic response by design in GaAs quantum dots
- Title（参考訳）: GaAs量子ドットの設計による光学的および磁気的応答
- Authors: Christian Schimpf, Ailton J. Garcia Jr., Zhe X. Koong, Giang N. Nguyen, Lukas L. Niekamp, Martin Hayhurst Appel, Ahmed Hassanen, James Waller, Yusuf Karli, Saimon Philipe Covre da Silva, Julian Ritzmann, Hans-Georg Babin, Andreas D. Wieck, Anton Pishchagin, Nico Margaria, Ti-Huong Au, Sebastien Bossier, Martina Morassi, Aristide Lemaitre, Pascale Senellart, Niccolo Somaschi, Arne Ludwig, Richard Warburton, Mete Atatüre, Armando Rastelli, Michał Gawełczyk, Dorian Gangloff,
- Abstract要約: 量子ネットワーク技術は、ネットワークノードのコアコンポーネントとして単一の光子にスピン量子ビットとそのインターフェースを使用する。
準ひずみのない局所液滴エッチングエピタキシー成長法により得られるGaAs量子ドット(QD)は、高いQD対称性を仮定することにより、スピンおよび光学特性を予測可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.11679316419158686
- License:
- Abstract: Quantum networking technologies use spin qubits and their interface to single photons as core components of a network node. This necessitates the ability to co-design the magnetic- and optical-dipole response of a quantum system. These properties are notoriously difficult to design in many solid-state systems, where spin-orbit coupling and the crystalline environment for each qubit create inhomogeneity of electronic g-factors and optically active states. Here, we show that GaAs quantum dots (QDs) obtained via the quasi-strain-free local droplet etching epitaxy growth method provide spin and optical properties predictable from assuming the highest possible QD symmetry. Our measurements of electron and hole g-tensors and of transition dipole moment orientations for charged excitons agree with our predictions from a multiband k.p simulation constrained only by a single atomic-force-microscopy reconstruction of QD morphology. This agreement is verified across multiple wavelength-specific growth runs at different facilities within the range of 730 nm to 790 nm for the exciton emission. Remarkably, our measurements and simulations track the in-plane electron g-factors through a zero-crossing from -0.1 to 0.3 and linear optical dipole moment orientations fully determined by an external magnetic field. The robustness of our results demonstrates the capability to design - prior to growth - the properties of a spin qubit and its tunable optical interface best adapted to a target magnetic and photonic environment with direct application for high-quality spin-photon entanglement.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワーク技術は、ネットワークノードのコアコンポーネントとして単一の光子にスピン量子ビットとそのインターフェースを使用する。
これは量子系の磁気及び光学双極子反応を共設計する能力を必要とする。
これらの性質は、スピン軌道結合と各量子ビットの結晶環境が電子g因子と光学活性状態の不均一性を生み出す多くの固体系において設計が困難であることが知られている。
ここでは、準ひずみのない局所液滴エッチングエピタキシー成長法により得られるGaAs量子ドット(QD)が、最も高いQD対称性を仮定することにより、スピンおよび光学特性を予測可能であることを示す。
荷電励起子に対する電子およびホールg-テンソルの測定と遷移双極子モーメント配向の測定は、QD形態の原子間力顕微鏡再構成でのみ制約されたマルチバンドk.pシミュレーションによる予測と一致する。
この合意は、エキシトン放出のために730nmから790nmの範囲内の異なる施設で、複数の波長特異的な成長過程にまたがって検証される。
注目すべきことに、我々の測定とシミュレーションは、-0.1から0.3までのゼロクロスと、外部磁場によって完全に決定される線形光双極子モーメント配向を通して、平面内電子g因子を追跡する。
この結果のロバスト性は、成長前にスピン量子ビットとその調整可能な光インターフェースの特性を目標磁気・フォトニック環境に適用し、高品質なスピン光子エンタングルメントに直接適用できることを示す。
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