Controlling Electron-Phonon Interaction in Nanocircuits Strong Coupling Regime

控制纳米电路强耦合机制中的电子-声子相互作用

基本信息

项目摘要

Phonons are the most fundamental excitations in condensed matter. Phonons strongly interact and the electron-phonon interaction has important consequences for technologically relevant applications. Because phonons are an important source of dephasing and dissipation in electronic devices, they present major challenges for current information technology and future quantum technology applications. In the mean time, there exist a number of applications based on non-thermal acoustic phonons. Examples include acousto-electrical switches based on surface acoustic waves, acoustic diodes based on phononic metamaterials or ultra sensitive nanomechanical mass sensors. In this proposal we aim at utilizing phonons in nanoelectronical quantum circuits, to engineer the electron-phonon dynamics, guided by the prospect of hybrid quantum systems based on confined phonons and confined electrons. We propose to engineer phonons in cooperation with electrons as coherent excitations in solids. Theseexcitations could be encoded with quantum information and phonons could serve, for instance, as interconnects between solid state qubits. Here we will perform a first step in this direction by realizing hybrid quantum systems coupling electrons and phonons in tailored nanostructures. Our focus will be on the electron-phonon interaction in few electron coupled quantum dots placed in high quality phonon resonators aiming at reaching the strong coupling regime. The coherent interaction between a single electron and a single phonon in such a device will give rise to quantum hybrid states useful for quantum information applications.
声子是冷凝物质中最基本的激发。声子强烈相互作用,电子 - 光子相互作用对技术相关的应用具有重要的后果。由于声子是电子设备中发动和耗散的重要来源,因此它们对当前信息技术和未来的量子技术应用提出了主要挑战。同时,基于非热声音子存在许多应用程序。示例包括基于表面声波,基于声音超材料的声学二极管或超敏感的纳米力学质量传感器的声学开关。在此提案中,我们旨在利用纳米电子量子电路中的声子,以设计基于密闭的声子和密闭电子的混合量子系统的前景。我们建议通过与电子合作来设计声子作为固体中的连贯激发。可以用量子信息对其进行编码,例如,声子可以用作固态Qubits之间的互连。 在这里,我们将通过实现量身定制的纳米结构中的杂交量子系统耦合电子和声子来朝这个方向执行第一步。我们的重点将放在旨在达到强耦合方案的高质量声子谐振器中的少数电子耦合量子点中的电子量相互作用。单个电子和单个声子之间的相干相互作用将导致量子混合状态对量子信息应用有用。

项目成果

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