快速低温表征1,024个集成硅量子点设备研究综述 背景介绍 量子计算作为未来计算领域的颠覆性技术，承诺在材料科学、药物发现、大数据搜索等方面远超传统高性能计算机。硅基量子点（Quantum Dot, QD）是一种潜在的实现容错量子计算机的平台，具有小体积、支持自旋量子比特、可与现有半导体制造工艺兼容的优势。在富同位素硅中，自旋量子比特已展示出能够满足容错量子计算需要的控制、初始化和读取精度。但实现真正意义上的容错量子计算以解决实际问题，仍需数百万个物理量子比特的扩展。 随着量子处理器的复杂性逐渐增加，设备变异性管理和与底层电子设备的接口成为了新的技术挑战。频率分配复用、多路互交架构等方案已被应用于减少和优化与量子比特之间的数据信号连接。然而，这些方案受限于设备间的变异性和信号密度，因此需要更...
学术背景与问题提出 在计量学领域，量子霍尔效应（Quantum Hall Effect, QHE）和约瑟夫森效应（Josephson Effect）分别提供了电阻（欧姆）和电压（伏特）的量子标准。然而，传统的量子霍尔电阻标准（Quantum Hall Resistance Standards, QHRs）依赖于强磁场（通常需要超导磁体产生10特斯拉以上的磁场），这限制了其在实际应用中的便利性，尤其是在与约瑟夫森电压标准（Josephson Voltage Standards, JVS）结合时，因为JVS在磁场中无法正常工作。因此，如何在零外磁场下实现高精度的电阻量子标准成为了一个重要的研究方向。 量子反常霍尔效应（Quantum Anomalous Hall Effect, QAHE）的发现...
无缝石墨烯自旋阀的构建：基于范德华磁体Cr₂Ge₂Te₆的邻近效应 研究背景与意义 石墨烯作为一种二维材料，因其优异的电子传输性能和长自旋扩散长度，在自旋电子学中具有重要的潜在应用价值。然而，石墨烯自身的自旋-轨道耦合（Spin-Orbit Coupling, SOC）和磁交换耦合（Magnetic Exchange Coupling, MEC）较弱，这限制了其在自旋信息生成和操控中的功能。而通过邻近效应（Proximity Effects），即利用与相邻材料的短程相互作用，可以在石墨烯中引入额外的物理性质，从而提升其自旋器件的性能。尽管此前研究已分别在石墨烯中实现了SOC和MEC的独立调控，但二者共存的案例尚未被明确验证。此外，完全依赖邻近效应构建一体化自旋电子器件仍是一个技术挑战。 近期...
高迁移率 n 型二硫化钼晶体管中分数量子霍尔相研究 背景与研究动机 在低温下，基于半导体过渡金属二硫属化物（Transition Metal Dichalcogenides, TMDs）的晶体管理论上可提供高载流子迁移率、强自旋轨道耦合和内在的强电子相互作用。这使其成为探索多体电子相互作用和量子态的理想平台。然而，由于在极低温下实现与 TMD 材料的鲁棒欧姆接触（Ohmic Contact）的挑战，长期以来，尚无法全面研究费米水平接近能带边缘情况下电子关联的特性，特别是在部分填充 Landau 能级（Landau Levels, LLs）下的分数量子霍尔（Fractional Quantum Hall, FQH）现象。 本文作者提出了一种“窗口接触技术”，成功实现了从毫开尔文到室温范围内的 ...
基于229ThF4薄膜的固态核钟研究 学术背景 核钟（nuclear clock）是一种基于原子核跃迁的频率标准，具有极高的精度和稳定性。近年来，基于钍-229（229Th）核异构体跃迁的核钟引起了广泛关注。229Th核异构体跃迁的能量约为8.4电子伏特（eV），处于真空紫外（VUV）波段，这一特性使得其可以通过激光光谱技术进行精确测量。与现有的光学原子钟相比，基于229Th的核钟具有更高的鲁棒性和潜在的性能优势，并且能够用于测试标准模型之外的新物理现象。 然而，229Th的稀缺性和放射性使得其在高浓度掺杂晶体中的生长和处理变得极为困难。此前的研究中，229Th掺杂晶体的生长需要消耗大量的229Th材料，且其放射性水平较高，限制了核钟的广泛应用。因此，寻找一种可扩展的解决方案，减少229Th...
太赫兹场诱导的FePS₃近临界点的亚稳态磁化 学术背景 近年来，利用光控制量子材料的功能性质已成为凝聚态物理的前沿领域，研究者们发现了多种光诱导的物质相，如超导性、铁电性、磁性和电荷密度波等。然而，大多数情况下，光诱导的相在光关闭后会在超快时间尺度内恢复到平衡态，这限制了它们的实际应用。因此，寻找能够稳定非平衡态的策略成为了一个复杂且持续的任务。太赫兹（THz）脉冲由于其低光子能量，能够选择性地激发集体模式，同时保持轨道和电子自由度处于基态，因此近年来备受关注。 本文的研究团队通过使用强太赫兹脉冲，在范德华反铁磁体FePS₃中诱导出了一种亚稳态磁化，其寿命超过2.5毫秒。这一发现展示了通过太赫兹光在层状磁体中通过非热途径有效操控磁性基态的可能性，并确立了在临界点附近具有增强序参量涨落的区域作...
控制随机激光器的谱持久性 研究背景 随机激光器（Random Lasers，以下简称RLs）自1960年代被Letokhov理论提出以来，逐渐成为一个受到广泛关注的研究领域。RLs的一大特点是不需要精密制造的光学腔，这使得其在加工和扩展方面具有显著优势。这类激光器由于其固有的多模特性和低空间相干性，在全视场无干涉成像等应用中展现出独特的优势。例如，RLs在光散射介质中通过受激发射产生相干光，具有非线性响应和独特的谱波动行为，这些特点使其在传感和成像领域有潜在的应用。此外，RLs还展示出在复杂网络中作为非线性元件的潜力，是光神经网络的理想组件。 然而，RLs由于其结构的无序特性，在实际应用中面临着谱波动和重复性差等问题。尤其是在某些需要高重复性的应用中，例如神经网络的同步化中，谱波动显著影响了...
专题报道：Pound–Drever–Hall 前馈技术：超越反馈的激光相位噪声抑制 作者: Yu-Xin Chao, Zhen-Xing Hua, Xin-Hui Liang, Zong-Pei Yue, Li You, Meng Khoon Tey 机构: State Key Laboratory of Low-Dimensional Quantum Physics, Department of Physics, Tsinghua University, Beijing, China 期刊: Optica 发表日期: 2024年7月9日 DOI链接: 点击这里 一、研究背景 在过去的几十年中，频率锁定到超稳光学参考腔的窄线宽激光器的出现，开创了引力波探测、光学钟、超低噪声光子微波生成、高保...
超窄线宽混合集成自注锁定780nm激光器研究报告 研究背景 在现代科技中，窄线宽激光器在多种应用中发挥着至关重要的作用，包括经典与量子传感、离子陷阱系统、定位/导航/定时系统、光钟和微波频率合成器等。在可见光及近可见光谱范围内，低噪声激光器尤为重要，特别对于用于量子计算、传感和原子钟的激光束缚与冷却技术。本研究展示了一种在780 nm操作的混合集成窄线宽激光器，实现了105 Hz的自差异线宽。这项研究不仅展示了Hz级窄线宽激光器的技术可行性，还为未来的探索奠定了基础。 论文来源 这篇论文的主要作者是Artem Prokoshin、Michael Gehl、Scott Madaras、Weng W. Chow和Yating Wan，分别来自沙特阿拉伯的King Abdullah Univers...
波导极化激兆实现蓝-紫外光锁模的研究报道 在现代光电子学领域，激光技术的不断进步极大地推动了信息科技、生物医学及工业加工等多个领域的发展。尤其是锁模激光技术，以其超短脉冲和高重复率的特点，在精密测量、高速通信等方面展现了重要应用价值。然而，传统的基于量子阱或者材料非线性效应的锁模激光器通常存在脉冲宽度和工作温度的限制。因此，研究人员致力于在新型材料体系和器件结构下寻找更高性能激光源的可能性。 最近，法国蒙彼利埃大学(Laboratoire Charles Coulomb, L2C)、巴黎-萨克雷大学(Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, CNRS)、法国索邦大学(Sorbonne Université)等机构的研究团队发表了一篇题为《波...