螺旋位错调控量子点:几何可调非线性光学、轨道量子比特可寻址性及扭转计量学

该研究团队考察了在均匀扭转介质(作为螺旋位错密度的连续介质模型)中、垂直于磁场方向且存在阿哈罗诺夫-玻姆磁通量情况下受限的单电子行为。研究发现:仅靠扭转作用即可产生径向约束而无需任何特设势场,同时阿哈罗诺夫-玻姆相位会打破常规的m↔−m对称性。通过精确求解能谱与波函数发现:(i)存在扭转调控的光学跃迁,其能量从~6.8 meV蓝移至~15.5 meV,饱和强度变化达一个数量级,可实现几何可编程的光开关;(ii)由m=±1态形成的阿哈罗诺夫-玻姆可调“角赝自旋”,其能级分裂受磁通量调控,非对称振荡强度允许选择性光学寻址;(iii)跃迁能量与扭转近似呈线性关系,据此可实现纳米级扭转计量,估算分辨率达~10⁵ m⁻¹。此处的“扭转”特指实验中平行螺旋位错均匀密度的连续极限——即具有有限扭转但曲率消失的晶体结构,这种结构可通过扭曲纳米线与应变半导体异质结实现人工制备与探测。研究还表明,与纳米腔中半导体量子点的应变调控类似(但此处源于纯几何/拓扑参数),扭转可原位调控腔量子电动力学中的发射体-腔失谐与光-物质耦合强度。
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提交arXiv: 2025-11-17 21:16
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