本文關鍵詞：半導體量子點中量子比特編碼研究

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【摘要】：經過數十年的發(fā)展,量子信息科學已經成為當今最前沿的科學,量子計算更是得到了各國科學家和研究機構的極大關注。與此同時,經過半個多世紀的高速發(fā)展,半導體工業(yè)的技術水平已經達到極致。利用成熟的微納加工技術我們能夠得到納米尺度的人工結構,從而使得精確操控單個原子和電子成為可能。在此基礎之上,科學家們發(fā)展出了多種物理體系進行量子計算研究,半導體量子點正是其中最具潛力的物理體系之一。通過將囚禁在量子點中的電子的自旋或電荷分布作為構成量子比特的基本單元,利用磁場或電場精確地控制電子的狀態(tài),從而完成量子計算所需的基本門操作。在這一過程中,選擇合適的電子狀態(tài)作為量子比特的計算基態(tài),即量子比特的編碼,是需要重點關注和研究的方向。在本論文中,我將簡單總結近年來國際上的研究成果,并對我們所做的研究工作做詳細深入的介紹。論文的主要內容包括以下幾個方面:1.對量子計算和量子比特的基本知識進行簡單的介紹,還包括半導體量子點的形成,單、雙量子點的基本性質及制備樣品的工藝流程;2.簡單介紹常用的兩種自旋量子比特的編碼和操控方式,在實驗上制備出了GaAs雙量子點并介紹了我們對其中的三電子自旋態(tài)進行研究的初步結果;3.在雙量子點中進行電荷量子比特的編碼和操控,利用非絕熱脈沖實現了單個比特的任意操控并利用回聲技術延長了比特的消相干時間;4.介紹一種新的基于電子自旋和電荷分布混合編碼的雜化量子比特以及其分別在Silicon體系和GaAs體系中的實驗驗證;5.在實驗上制備出性質良好的線性耦合三量子點樣品,并利用光子輔助隧穿技術探究其中各量子點間的相互關系;6.提出利用三量子點構造用于比特編碼的平行能級的設想,并成功地在三量子點中構造出了平行能級,然后利用電壓脈沖對其進行相干操控并給出定性的理論解釋。
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O471.1

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