Аннотация результатов, полученных в 2019 году
1) Предложен новый метод косвенной спектроскопии спиновых флуктуаций, позволяющий измерять спиновые корреляционные функции высоких порядков. Показано, что в случае, когда обменное взаимодействие магнитных примесей с локализованными экситонными состояниями превосходит однородную ширину экситонного резонанса, оптический отклик системы на спиновую поляризацию является нелинейным. В рамках единого подхода рассчитаны спектры флуктуаций фарадеевского вращения и комбинационного рассеяния со множественными переворотами спинов и установлена связь между ними. Показано, что форма спектров качественно различна в случаях квантовых и тепловых спиновых флуктуаций, а также для нормального и негауссового спинового шума. https://arxiv.org/abs/2001.09060 2) Построена микроскопическая теория экспериментов типа накачка-зондирования для ансамблей квантовых точек, содержащих магнитные примеси. Определена временная зависимость угла фарадеевского вращения в геометрии Фогта при произвольном соотношении величины обменного взаимодействия магнитных примесей и однородной ширины экситонного резонанса. Показано, что такая зависимость состоит из серии гармоник кратных частоте ларморовской прецессии спинов магнитных примесей. Описаны результаты экспериментов, выполненных в ФТИ им. А.Ф. Иоффе и определены параметры спиновой динамики марганца в квантовых точках: время спиновой релаксации и константа обменного взаимодействия. 3) Рассчитаны пространственно-временные спектры спиновых флуктуаций электронов, локализованных на донорах, с учётом конкуренции прыжков, сверхтонкого взаимодействия с ядрами кристаллической решетки и внешнего магнитного поля. Показано, что спиновая диффузия приводит к уширению спектров спинового шума. Описана спиновая делокализация в ансамблях электронов за счёт неупругих прыжков, квантовомеханического туннелирования и обменного взаимодействия. Продемонстрировано, что для всех трех механизмов спиновая делокализация качественно разным образом модифицирует спектры спиновых флуктуаций. 4) Построена теория когерентных осцилляций электронной плотности при резонансном возбуждении нескольких размерно-квантованных экситонных состояний в квантовой яме. Показано, что возникающий при этом диполь Герца колеблется на частотах определяемых расщеплениями между экситонными состояниями. Обменное взаимодействие экситонов приводит к осциллирующему со временем сдвигу энергии экситонов, который был обнаружен в экспериментах в лаборатории оптики спина в СПбГУ. https://arxiv.org/abs/2003.08143

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
1) Теоретически описан квантовый эффект Зенона в нульмерном микрорезонаторе, содержащем однократно заряженную квантовую точку, в режиме сильной связи. Получены аналитические выражения для феноменологической силы измерения спина непрерывным линейно поляризованным светом, которые позволяют управлять скоростью спиновой прецессии и релаксации во внешнем магнитном поле изменяя мощность и частоту зондирующего луча. Рассчитан биспектр спинового шума и показано, что его измерение позволяет детектировать качественное изменение режима спиновой динамики при увеличении мощности зондирующего луча. Рассчитана скорость накопления квантовой информации при непрерывном измерении спина в отсутствие магнитного поля и показано, что гомодинирование оптического сигнала позволяет достичь квантового предела эффективности измерения спина. https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.103.045413 2) Показано, что сверхтонкое взаимодействие является основной причиной спин-долинной релаксации локализованных электронов и экситонов в монослоях дихалькогенидов переходных металлов в малых магнитных полях. В силу его анизотропии степень поляризации носителей уменьшается примерно в два раза для типичного случая локализации на вакансиях атомов халькогена. Прыжки электронов между центрами локализации приводят к полной потере долинной поляризации. Приложение внешнего магнитного поля, превосходящего случайные ядерные поля, позволяет подавить электронную спиновую релаксацию. 3) Предложен новый механизм спиновой ориентации для локализованных электронов – динамическая поляризация за счёт взаимодействия с ядерными спиновыми флуктуациями в малом магнитном поле. Эффект возникает при возбуждении ансамбля квантовых точек неполяризованным светом, не передающим напрямую угловой момент ни электронам, ни ядрам. Предсказано, что степень спиновой поляризации электрона может достигать 100% в полях порядка нескольких миллитесла. Теоретическое предсказание подтверждено экспериментальным исследованием непрямых по импульсу экситонов в InAlAs/AlAs квантовых точках. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.156801