現(xiàn)如今,量子信息是橫跨了物理學(xué)與信息科學(xué)的前沿研究領(lǐng)域,具有很多分支研究方向。在國內(nèi),與量子信息相關(guān)的研究組在這一領(lǐng)域上的不同方向上都開展了很多研究工作。本文主要介紹了其中一個研究方向:基于固態(tài)自旋的量子調(diào)控。我們的主要研究對象是存在于金剛石內(nèi)的NV色心,其主要是由金剛石晶格缺陷形成的空位與氮原子雜質(zhì)所組成。在基于NV色心的量子信息實驗臺上,我們的目的是能夠?qū)崿F(xiàn)對NV色心量子態(tài)的操控。為了達到這一目的,由于金剛石內(nèi)部NV色心的量子態(tài)不確定,我們首先要對其持續(xù)施加532nm激光來初始化量子態(tài),使其量子態(tài)盡可能地以很高的保真度保持在m_s=0態(tài)上;隨后對其施加連續(xù)激光和高強度磁場,并進行微波頻率掃頻,通過收集NV色心發(fā)出的熒光,記錄其熒光強度,得到NV色心的ODMR光譜。NV具有四個軸,我們選用主軸,由于塞曼效應(yīng)（原子光譜在外加磁場時會發(fā)生分裂）的影響,主軸在ODMR光譜2870MHz頻點附近會出現(xiàn)兩個熒光強度波谷,分別對應(yīng)著NV的兩個量子態(tài),即m_s=±1。我們根據(jù)兩個態(tài)對應(yīng)的ODMR光譜上的頻率點,來選擇性地施加特定頻率微波射頻信號,以此來把NV... 

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 金剛石氮-空位色心
    1.2 基于金剛石NV色心的光探測磁共振系統(tǒng)
    1.3 實驗系統(tǒng)介紹
        1.3.1 光學(xué)系統(tǒng)
        1.3.2 微波系統(tǒng)
        1.3.3 同步控制系統(tǒng)
    1.4 金剛石NV色心實驗系統(tǒng)中的微波系統(tǒng)
    1.5 論文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
第二章 微波系統(tǒng)中微波橋的設(shè)計與實現(xiàn)
    2.1 信號調(diào)制原理
    2.2 微波在量子調(diào)控實驗中的作用
    2.3 單邊帶信號調(diào)制
    2.4 微波橋的搭建與測試
    2.5 本章小結(jié)
第三章 微波系統(tǒng)中Ω型微波輻射結(jié)構(gòu)的設(shè)計與實現(xiàn)
    3.1 傳輸線理論
        3.1.1 傳輸線電路模型
        3.1.2 傳輸線特征阻抗
    3.2 槽線理論及主要性能影響因素
        3.2.1 基底材質(zhì)及厚度
        3.2.2 溝槽寬度
        3.2.3 金屬層厚度
        3.2.4 工作頻率
    3.3 Ω型微波輻射結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.3.1 常規(guī)開路槽線
        3.3.2 Ω型開路槽線
        3.3.3 參數(shù)優(yōu)化
    3.4 Ω型微波輻射結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)
        3.4.1 微納工藝探索
        3.4.2 磁控濺射工藝
        3.4.3 選擇性刻蝕工藝
        3.4.4 電化學(xué)鍍銅工藝
    3.5 Ω型微波輻射結(jié)構(gòu)測試
        3.5.1 特征阻抗
        3.5.2 帶寬
        3.5.3 自旋操控性能
    3.6 本章小結(jié)
第四章 基于微波系統(tǒng)的金剛石NV色心量子態(tài)重構(gòu)實現(xiàn)
    4.1 Wigner函數(shù)介紹
    4.2 金剛石NV色心電子自旋的Wigner函數(shù)表征
    4.3 NV色心電子自旋態(tài)Wigner函數(shù)重構(gòu)實現(xiàn)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻
附錄 部分儀器設(shè)備及實物圖
攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況


【參考文獻】：
期刊論文
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