發(fā)布時間：2024-07-04 18:43

　　在本文中,我們重點論述了半導體量子點應用于實現(xiàn)量子計算時,由于與核自旋的超精細相互作用,作為量子比特的電子自旋會發(fā)生退相干現(xiàn)象。著重探討了使用動力學方式極化量子點會導致核自旋極化的空間非均勻性。與此同時,非均勻極化的量子點在電子自旋的退相干過程中會表現(xiàn)出若干新奇的性質(zhì)。首先,我們介紹了量子計算的相關知識,重點介紹了量子計算機的一般工作原理,物理實現(xiàn)體系,潛在應用以及現(xiàn)階段所面臨的主要問題等。接著,我們使用半導體量子點這一具體的量子計算物理實現(xiàn)體系,分析了量子態(tài)的制備與測量,量子邏輯門操作等實現(xiàn)量子計算的主要過程。然而,由于超精細相互作用的影響,量子點中量子態(tài)的保持以及量子邏輯門的操作精度都會受到影響。我們重點分析了雙量子點中自旋單態(tài)(糾纏態(tài))發(fā)生退相干的現(xiàn)象,以及使用自旋回波技術(shù)抑制退相干的基本過程。作為比較,我們還簡單介紹了使用金剛石色心系統(tǒng)實現(xiàn)量子計算的基本過程。量子系統(tǒng)中相干性的保持是實現(xiàn)量子計算的關鍵因素,量子系統(tǒng)的退相干時間決定了量子態(tài)存儲的保真度以及量子邏輯門操作的精度。因此,接下來我們重點分析了在量子點體系中,由于超精細相互作用所導致的電子自旋發(fā)生退相干的一般過程。為了研...

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２：二維電子氣Ｇａ４ｓ量子點結(jié)構(gòu)示意圖／仏與ＧＭｓ兩種半導體材料的交界面??

此外，還需要在量子點的周邊布置電極，用于測量通過量子點的電流，量子點??的電導率，以及量子點的電荷狀態(tài)等。量子點中典型的參數(shù)如表１．１所示。??如圖１．３Ａ為雙量子點結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖片。圖中的電極Ｌ與ＩＩ分別控制左右量??子點中的勢阱深度，限制量子點形成的位置。此外，這兩個電極還....

圖１．３：量子點中的電荷分布與施加在左右電極上的電壓的關系／以／

節(jié)量子點中的勢阱深度，使得周圍二維電子氣化學勢的高度處于電子自旋塞曼能級之??間，從而使得電子的隧穿過程依賴于自旋狀態(tài)，進而通過測量電荷狀態(tài)推斷出自旋狀??態(tài)，具體的實驗過程如圖１．５所示。??對于使用自旋作為量子比特的體系來說，執(zhí)行量子計算的量子邏輯門操作，可以??等效為一系列....

圖１．４：雙量子點中電子自旋的能級結(jié)構(gòu)＂７／

＿＿＿＿＿＿＿?？?ｈ?１」Ｌ．．．．．．．．．?－４０４?Ｖｒ?（ｍＶ）?－４００??圖１．３：量子點中的電荷分布與施加在左右電極上的電壓的關系／以／。ｉ圖為雙量予點的掃描電鏡??照片，其中電極ｉ與ｉ？分別控制左右量子點的勢阱深度，電極Ｔ用于控制電子在左右量子點之??間的隧穿強....

圖１．５：單量子點中電子自旋態(tài)的測量ＡＷ

＿＿＿＿＿＿＿?？?ｈ?１」Ｌ．．．．．．．．．?－４０４?Ｖｒ?（ｍＶ）?－４００??圖１．３：量子點中的電荷分布與施加在左右電極上的電壓的關系／以／。ｉ圖為雙量予點的掃描電鏡??照片，其中電極ｉ與ｉ？分別控制左右量子點的勢阱深度，電極Ｔ用于控制電子在左右量子點之??間的隧穿強....

本文編號：4000434