近幾年,隨著硬件系統(tǒng)在技術(shù)上的不斷突破,計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異。如今的社會(huì),人們對(duì)于計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力以及對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力的要求越來(lái)越高,而經(jīng)典計(jì)算機(jī)在這兩方面已經(jīng)逐漸到達(dá)了瓶頸,于是物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家們開(kāi)始探索“非經(jīng)典”方法來(lái)試圖解決這個(gè)問(wèn)題。因此,量子信息科學(xué)逐漸成為了研究的熱點(diǎn)。量子信息科學(xué)是使用量子力學(xué)的方法來(lái)處理信息的科學(xué)。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō),其是一門(mén)交叉科學(xué),涉及到包含量子物理學(xué)等的多門(mén)學(xué)科。隨著量子信息科學(xué)的發(fā)展,量子計(jì)算機(jī)的概念也被人們提出,這就涉及到量子元件,也就是硬件的支持,于是固態(tài)量子體系便成為了重要的研究方向。金剛石NV中心是一種非常有潛力的固態(tài)量子體系。它是一種金剛石中替位氮（N）原子和最近鄰位的碳空位（V）組成的復(fù)合結(jié)構(gòu),屬于一種缺陷。其具有許多優(yōu)異的特點(diǎn),比如良好的生物兼容性,光學(xué)穩(wěn)定性,室溫下有很長(zhǎng)的弛豫時(shí)間和相干時(shí)間等,在多方面領(lǐng)域,尤其是量子精密測(cè)量與量子計(jì)算方面,被廣泛地應(yīng)用。不同于其他固態(tài)量子體系需要諸如低溫、光學(xué)束縛等各種實(shí)驗(yàn)條件的限制,金剛石NV中心體系可以在室溫下進(jìn)行各種自旋態(tài)也就是量子態(tài)的操控,很長(zhǎng)的相干時(shí)間也給多次操作和長(zhǎng)時(shí)操作提供了可能。因此,金... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：114 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１不同種類(lèi)的金剛石

可表示為丨１＞，它與丨〇＞態(tài)之間的能級(jí)頻率差為２．８７ＧＨｚ，處于微波頻率??波段，這個(gè)特征性的能級(jí)頻率差也可以用來(lái)輔助確認(rèn)ＮＶ中心。而激發(fā)態(tài)之間的??能級(jí)差為微波頻率的１．４ＧＨｚ。我們?cè)賮?lái)看ＮＶ中心的光躍遷自旋能級(jí)（如圖１．３??（ｂ）所示）。圖中左邊代表了自旋ｍｓ＝０態(tài)，右邊代表了自旋ｍｓ＝±ｌ態(tài)，整個(gè)圖??中其中虛線代表了弱躍遷或禁戒躍遷，而實(shí)線則代表了強(qiáng)電偶極躍遷；１＾和１＾??分別表不了?ｍｓ＝±ｌ態(tài)馳豫到中間態(tài)和中同態(tài)哀減到ｍｓ＝０態(tài)的速率。激光極化??ＮＶ中心自旋態(tài)的過(guò)程也就是將ｍｓ＝０態(tài)和ｍｓ＝±ｌ態(tài)的電子激發(fā)到其對(duì)應(yīng)的聲??子邊帶然后再通過(guò)直接衰減或經(jīng)過(guò)無(wú)輻射躍遷的方式回到０態(tài)的過(guò)程。該過(guò)程??中，本來(lái)ｍｓ＝０態(tài)的電子最后仍然會(huì)回到ｍｓ＝０態(tài)，而本來(lái)ｍｓ＝±ｌ態(tài)的電子一??部分回到１１＾＝±１態(tài)，一部分躍遷到１１１５＝０態(tài)，所以當(dāng)該過(guò)程反復(fù)后，ｍｓ＝０態(tài)??的熒光強(qiáng)度要比ｍｓ＝：ｔｌ態(tài)的大很多，便達(dá)到了極化的目的。不過(guò)１００％的極化??率幾乎不可能達(dá)到，因此這里存在一個(gè)極化操作保真度的問(wèn)題，會(huì)影響到金剛石??ＮＶ中心體系作為實(shí)際應(yīng)用器件的優(yōu)劣。??另外，根據(jù)金剛石樣品很小體積范圍內(nèi)所包含的ＮＶ中心的數(shù)目，可以將??ＮＶ中心進(jìn)行分類(lèi)。只含有一個(gè)ＮＶ中心

上一小節(jié)說(shuō)到ＮＶ中心有ＮＶ０和ＮＶ＿兩種常見(jiàn)電荷態(tài)，而二者的零聲子線??（ＺＰＬ）分別位于５７５ｎｍ?（２．１５６ｅＶ）和６３７ｎｍ（１．９４５ｅＶ）。在ＮＶ中心的相關(guān)實(shí)??驗(yàn)里，我們選取的激發(fā)光的波長(zhǎng)為５３２ｎｍ。如圖１．４?（ａ）所示為單個(gè)ＮＶ中心處??于室溫條件下的ＮＶ０和ＮＶ－的發(fā)光光譜圖。我們從圖中可以發(fā)現(xiàn)，ＮＶ〇的聲子??邊帶可以延拓至７５０?ｎｍ，而其零聲子線則處于５７５?ｎｍ；而ＮＶ－的聲子邊帶可以??延拓至８００?ｎｍ，其零聲子線位于６３７?ｎｍ處�？梢�(jiàn)，室溫下，不同電荷態(tài)的＞＾＞／??中心的聲子邊帶都會(huì)很寬，造成了其Ｄｅｂｙｅ－Ｗａｌｌｅｒ?（ＤＷ）因子會(huì)變得非常小，只??有０．０４左右［１８】。而圖１．４?（ｂ）中，室溫條件下的單個(gè)ＮＶ中心發(fā)光光譜同時(shí)表??現(xiàn)出了明顯的ＮＶ０和ＮＶ－的零聲子線，這說(shuō)明了?ＮＶ中心的兩種不同電荷態(tài)是??同時(shí)存在的［２４，２Ｓ’２９］。這一特點(diǎn)在系綜ＮＶ中心樣品的室溫發(fā)光光譜圖中也表現(xiàn)??了出來(lái)。不僅如此

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]“鉆石鑰匙”開(kāi)啟單分子磁共振研究之門(mén)[J]. 張琪,石發(fā)展,杜江峰.  物理. 2015(09)
[2]量子通信現(xiàn)狀與展望[J]. 吳華,王向斌,潘建偉.  中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2014(03)
[3]基于室溫單自旋磁共振技術(shù)的量子精密測(cè)量[J]. 張琪,王鵬飛,石發(fā)展,杜江峰.  中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2014(03)
[4]量子信息技術(shù)縱覽[J]. 周正威,陳巍,孫方穩(wěn),項(xiàng)國(guó)勇,李傳鋒.  科學(xué)通報(bào). 2012(17)
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[6]量子通信與量子計(jì)算[J]. 蘇曉琴,郭光燦.  量子電子學(xué)報(bào). 2004(06)
[7]量子計(jì)算的物理實(shí)現(xiàn)[J]. 薛飛,杜江峰,周先意,韓榮典.  物理. 2004(10)

博士論文
[1]金剛石NV色心的制備、相干性與溫度探測(cè)研究[D]. 王俊峰.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]納米金剛石中NV色心的制備與量子調(diào)控研究[D]. 宋學(xué)瑞.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：2896298