本文關鍵詞：量子點中的射頻測量

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【摘要】：隨著半導體量子點體系中技術的發(fā)展,由于其具有構建大規(guī)模量子計算機的潛力,而被眾多研究者關注。為了實現有效的量子計算,需要更快速操作和讀出。射頻反射式測量技術應運而生,如RF-QPC(射頻量子點接觸)和RF-DGS(射頻電極探測器)被廣泛的應用。本論文主要介紹了射頻反射測量原理以及在不同體系中的測量和多種應用,為量子相干操控中實現高帶寬讀取及觀測量子點中的電荷態(tài)的動態(tài)演化提供了可行的途徑,并且豐富量子點的測量方法。論文的主要內容包括:1.簡單介紹研究背景,表述了量子點中的基本理論:常相互作用模型,以及相關物理概念,如:庫倫阻塞、庫倫震蕩、庫侖菱形。2.對量子點樣品測量過程中所需要的低溫測量平臺做了一一介紹。并闡述了量子點測量中常用的三種測量方式:量子點輸運測量、量子點接觸輸運測量和量子點接觸調制測量。為后續(xù)介紹量子點中的射頻反射式測量做了鋪墊。3.著重對射頻反射式測量的基本原理做了介紹和推演。并在三種體系上進行了射頻反射式測量的研究:砷化鎵量子點上采用射頻反射式量子點接觸的方式進行探測,石墨烯量子點上采用量子點射頻反射式測量的方式,砷化鎵量子點上采用射頻電極探測器的方式進行測量。后兩個實驗還有更大的改進空間,通過改善阻抗匹配和優(yōu)化射頻反射式電路,可以得到更理想的結果,并能夠進行后續(xù)的單次隧穿探測的實驗。4.介紹了射頻反射式測量技術的應用,一是快速測量,另一個是多信道同時讀取。應用射頻反射式測量高帶寬的特性,結合調制解調、波分復用的方法,豐富了射頻測量技術的應用方向,并為以后大規(guī)模集成做了一些技術方面嘗試性的試驗。5.對射頻反射式測量中的實驗工作進行總結,并展望其改進方向。對未來量子點大規(guī)模集成化的架構設計與現有的設想和先進技術,例如谷歌的TPU,進行討論。本文的主要創(chuàng)新點有:1.在前人的基礎上深入了解射頻反射式測量的工作原理,發(fā)展這種測量手段到更多的體系中。2.通過射頻反射式測量與超導諧振腔和石墨烯耦合的體系相結合,進行了多信道同時讀出的實驗,為以后集成更多量子點,做全新測量方式上的嘗試。3.將射頻反射式電路應用到電極探測器,并為優(yōu)化射頻電路引入了可變電容(使得諧振電路的共振頻率可調),驗證了射頻電極探測器確實可以探測到量子點信號。經過優(yōu)化后,可以為以后多量子點集成簡化探測器的設計。
【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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本文編號：1273725