УДК: 538.9, 53.098

О возможности создания одноэлектронных состояний в квантовых точках в магнитном поле для задач оптических квантовых вычислений

Григорьев С.Н., Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Григорьев С.Н., Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И. О возможности создания одноэлектронных состояний в квантовых точках в магнитном поле для задач оптических квантовых вычислений // Оптический журнал. 2015. Т. 82. № 5. С. 3–10.

Grigoriev S.N., Mandel A.M., Oshurko V.B., Solomakho G.I. On the possibility of creating single-electron states in quantum dots in a magnetic field for problems of optical quantum computations [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2015. V. 82. № 5. P. 3–10.

Ссылка на англоязычную версию:

S. N. Grigor’ev, A. M. Mandel’, V. B. Oshurko, and G. I. Solomakho, "On the possibility of creating single-electron states in quantum dots in a magnetic field for problems of optical quantum computations," Journal of Optical Technology. 82(5), 268-273 (2015). https://doi.org/10.1364/JOT.82.000268

Аннотация:

Проблема создания чистых и запутанных состояний для оптической реализации квантовых вычислений, а также ряд задач формирования активных сред на квантовых точках требуют формулировки условий, при которых в них существует ровно один связанный уровень энергии. Изучены критические условия появления первого связанного одноэлектронного состояния, локализованного на сферической квантовой точке малых размеров во внешнем магнитном поле. Получено простое аналитическое представление для волновой функции такого состояния, сформулировано и решено уравнение для определения его энергии связи. Результаты сопоставлены с известным приближением дельта-потенциала. Показано, что в пустой квантовой точке связанный уровень возникает только при превышении магнитным полем определенного порогового значения.

Ключевые слова:

квантовые точки, локализованное одноэлектронное состояние, магнитное поле

Благодарность:

Данная работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ в рамках государственного задания № 1678 и при поддержке РФФИ, грант № 13-07-00663.

Коды OCIS: 020.2649, 140.5960, 020.7490, 350.3390

Список источников:

1. Шик А.Я., Бакуева Л.Г., Мусихин С.Ф., Рыков С.А. Физика низкоразмерных систем. СПб.: Наука, 2001. 163 с.
2. Борисенко С.И. Физика полупроводниковых структур. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 115 с.
3. Леденцов В.М., Устинов В.М., Щукин В.А., Копьев П.С., Алферов Ж.И., Бимберг Д. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры // ФТП. 1998. Т. 32. № 4. С. 385–392.
4. Зегря Г.Г., Константинов О.В., Матвеенцев А.В. Структура энергетических квантовых уровней в квантовой точке, имеющей форму сплюснутого тела вращения // ФТП. 2002. Т. 37. № 3. С. 334–338.
5. Bowmeester D., Ekert A., Zeilinger A. The physics of quantum information. NY: Springer-Verlag, 2000. 374 p.
6. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. Уравнение для комплексной энергии связанной частицы в поле лазерного излучения в присутствии статических электромагнитных полей // ТМФ. 2005. Т. 145. Вып. 2. С. 198–211. Rodionov V.N., Kravtsova G.A., Mandel A.M. Equation for the complex energy of a bound particle in a laser radiation field in the presence of strong constant electromagnetic fields // Theoretical and Mathematical Physics. 2005. Т. 145. № 2. P. 1539–1550.
7. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. О влиянии сильных электрического и магнитного полей на пространственную дисперсию и анизотропию оптических свойств полупроводников // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 78. Вып. 4. С. 253–257. Rodionov V.N., Kravtsova G.A., Mandel A.M. On the influence of strong electric and magnetic fields on spatial dispersion and anisotropy of the optical properties of a semiconductor // J. of Experimental and Theoretical Physics Letters (JETP Letters). 2003. V. 78. № 4. P. 218–222.
8. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. Волновая функция и распределение токов вероятности связанного электрона, движущегося в однородном магнитном поле // ТМФ. 2010. Т. 164. № 1. С. 157–171. RodionovV.N., Kravtsova G.A., Mandel A.M. Wave function and the probability current distribution for a bound electron moving in a uniform magnetic field // Theoretical and Mathematical Physics. 2010. V. 164. № 1. P. 960–973.
9. Григорьев С.Н., Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И. Об определении эффективной фрактальной размерности нанопокрытий с помощью магнитного поля // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. Вып. 24. С. 74–80. Grigoriev S.N., Mandel A.M., Oshurko V.B., Solomakho G.I. Determining the effective fractal dimension of nanodimensional coatings with the aid of magnetic field // Tech. Phys. Lett. 2011. V. 37. № 12. P. 1176–1178.
10. Мандель А.М., Ошурко В.Б., Соломахо Г.И. О локализации магнитным полем одноэлектронных состояний в окрестности квантовых точек дробной размерности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2014. № 6. С. 67–74.
11. Демков Ю.Н, Островский В.Н. Метод потенциала нулевого радиуса в атомной физике. Л.: Издательство ЛГУ, 1975. 241 с.

12. Базь А.И., Зельдович Я.Б., Переломов А.М. Рассеяние, реакции и распады в нерелятивистской квантовой механике. М.: Наука, 1966. 339 с.
13. Kaputkina N.E., Lozovik Yu.E. Magnetic field influence on spectrum rearrangement and spin transformation of coupled quantum dots // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. 2169–2174.
14. Говоров А.О., Чаплик А.В. Магнитопоглощение в квантовых точках // Письма в ЖЭТФ. 1990. Т. 52. Вып. 1. С. 681–683.
Govorov A.O., Chaplic A.V. Magnetoabsorption in quantum dots // JETP Lett. 1990. V. 52. P. 31–33.
15. Puente A., Pons M., Nazmitdinov R.G. Interection effects in quantum dots in a vertical magnetic fields // Journal of Physics: Conference Series. 2010. V. 248. 012017. Р. 1–8.
16. Kohn W. Cyclotron resonance and de Haas–van Alpfen oscillations of an interacting electron gas // Phys. Rev. 1961. V. 123. Р. 1242–1249.
17. Que W. Excitons in quantum dots with parabolic confinement // Phys. Rev. B. 1992. V. 45. Р. 11036–11041.
18. Адрианов В.Е., Маслов В.Г., Баранов А.В., Федоров А.В., Артемьев М.В. Спектральное исследование самоорганизации квантовых точек при испарении коллоидных растворов // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 11. С. 11–19.
19. Демков Ю.Н., Друкарев Г.Н. Частица с малой энергией связи в магнитном поле // ЖЭТФ. 1965. Т. 49. Вып. 1(7). С. 257–264.
20. Zeeger K. Semiconductor physics. NY: Springer-Verlag, 1973. 584 р.
21. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Т. 1. М.: Наука, 1973. 295 с.
22. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. Отсутствие стабилизации квазистационарных состояний электрона в сильном магнитном поле // Докл. АН СССР. 2002. Т. 386. Вып. 6. С. 753–755.
Rodionov V.N., Kravtsova G.A., Mandel’ A.M. The lack of the stabilization of quasi-stationary electron states in a strong magnetic field // Doklady Physics. 2002. V. 47. № 10. P. 725–727.
23. Родионов В.Н., Кравцова Г.А., Мандель А.М. Ионизация из короткодействующего потенциала под действием электромагнитных полей сложной конфигурации // Письма в ЖЭТФ. 2002. Т. 75. Вып. 8. С. 435–439. Rodionov V.N., Mandel’ A.M., Kravtsova G.A. Ionization from a short-range potential under the action of a complex configuration // J. of Experimental and Theoretical Physics Letters (JETP Letters). 2002. V. 75. № 8. P. 363–367.
24. Григорьев С.Н., Ошурко В.Б., Штанько А.Е., Волосова М.А. Спекл-интерферометр для измерения радиальных перемещений // Измерительная техника. 2012. № 5. С. 41–43. Grigoriev S.N., Oshurko V.B., Shtanko A.E., Volosova M.A. Speckle interferometer for measuring radial shifts // Measurement Techniques. 2012. V. 55. № 5. P. 546–550.
25. Данькив О.О., Пелещак Р.М. Спектр электронов и дырок в квантовой точке InAs, перенормированный деформацией гетеросистемы InAs/GaAs // Письма в ЖТФ. 2005. Т. 31. Вып. 16. С. 33–41.