【摘要】：為了能夠在未來科學(xué)技術(shù),比如量子計(jì)算中,利用固態(tài)體系電子自旋的量子相干特性,一個(gè)首要的任務(wù)就是克服環(huán)境導(dǎo)致的退相干。在目前眾多理論方法中,動(dòng)力學(xué)解耦方法通過不斷的翻轉(zhuǎn)電子自旋從而有效的平均掉電子自旋與環(huán)境之間的耦合,達(dá)到抑制退相干的目的。除此之外,考慮到它可以與其它應(yīng)用相結(jié)合,比如與邏輯門操作,動(dòng)力學(xué)解耦方法因此是一個(gè)很有前景并亟待實(shí)驗(yàn)研究的方向。 在這篇博士論文中我們實(shí)驗(yàn)研究了動(dòng)力學(xué)解耦方法在固態(tài)體系中抑制退相干的效果。首先,我們利用脈沖式電子順磁共振技術(shù)在輻照丙二酸單晶樣品中實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了Uhrig動(dòng)力學(xué)解耦方案,延長了電子自旋的量子相干時(shí)間。并通過與理論方法相結(jié)合,我們定量的分析了固態(tài)體系中引起電子自旋退相干的物理機(jī)制。在此之后,我們將動(dòng)力學(xué)解耦方法擴(kuò)展到兩比特體系,利用它實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了磷硅體系中量子糾纏的保持。緊接著,我們更進(jìn)一步將動(dòng)力學(xué)解耦方法應(yīng)用到單電子自旋的金剛石色心體系中的相位精密測量實(shí)驗(yàn)方案中,提高了相位的探測精度。最后,我們?cè)诶碚撋辖o出了一種將動(dòng)力學(xué)解耦方法與邏輯門操作相結(jié)合的方法,通過這種方法我們可以實(shí)現(xiàn)魯棒性的兩比特邏輯門操作�？紤]到這種方法的局限性,我們還探討了除了動(dòng)力學(xué)解耦方法之外其他可以用來實(shí)現(xiàn)任意魯棒性操作的實(shí)驗(yàn)方法。
[Abstract]:In order to make use of the quantum coherence properties of electron spin in the future science and technology, such as quantum computation, one of the most important tasks is to overcome the environment induced decoherence. Among the current theoretical methods, the dynamic decoupling method can effectively reverse the coupling between the average electron spin and the environment by constantly flipping the electron spin, so as to suppress the decoherence. In addition, considering that it can be combined with other applications, such as logic gate operation, dynamic decoupling is a promising and urgent research direction. In this doctoral thesis, we have experimentally studied the effect of the kinetic decoupling method on the suppression of decoherence in solid state systems. Firstly, we use pulse electron paramagnetic resonance (EPR) technique to realize the Uhrig kinetic decoupling scheme in irradiated malonic acid single crystal samples, which prolongs the quantum coherent time of electron spin. The physical mechanism of electron spin decoherence in solid state system is quantitatively analyzed by combining with theoretical method. After that, we extend the kinetic decoupling method to two-bit system, and use it to realize the quantum entanglement retention in phosphorus-silicon system. Then, we further apply the dynamic decoupling method to the phase precision measurement scheme of single electron spin diamond color center system, which improves the precision of phase detection. Finally, we give a method to combine the dynamic decoupling method with the logic gate operation in theory, by which we can realize the robust two-bit logic gate operation. Considering the limitations of this method, we also discuss other experimental methods which can be used to implement arbitrary robust operations in addition to the dynamic decoupling method.
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：O413;TP38

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本文編號(hào)：2365453