在本文中,我們重點論述了半導(dǎo)體量子點應(yīng)用于實現(xiàn)量子計算時,由于與核自旋的超精細(xì)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(xué)方式極化量子點會導(dǎo)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(guān)知識,重點介紹了量子計算機(jī)的一般工作原理,物理實現(xiàn)體系,潛在應(yīng)用以及現(xiàn)階段所面臨的主要問題等。接著,我們使用半導(dǎo)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(xì)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(guān)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(xì)相互作用所導(dǎo)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(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(guān)系／以／

節(jié)量子點中的勢阱深度，使得周圍二維電子氣化學(xué)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(jìn)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(guān)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(qiáng)....

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(guān)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(qiáng)....

本文編號：4000434