本文關(guān)鍵詞：多電荷量子比特的相干操控研究　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：量子比特是實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的基礎(chǔ)單元,相比于超導(dǎo)量子比特、離子阱系統(tǒng)等量子計(jì)算體系,固態(tài)的量子點(diǎn)有著易于集成和與目前工業(yè)化生產(chǎn)相互配套等諸多優(yōu)點(diǎn)。本論文針對(duì)GaAs/AlGaAs多電荷量子比特之間的強(qiáng)電容耦合以及受控的量子邏輯門操作展開實(shí)驗(yàn)和理論上的研究。本文主要工作為研究多個(gè)電荷量子比特之間的相互耦合,通過理論模擬計(jì)算其耦合程度與相干操作保真度的關(guān)系,并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)電荷量子比特的邏輯非門操作和三個(gè)電荷量子比特的靜態(tài)Toffoli邏輯門演示。本論文具體的主要內(nèi)容為：1.引入量子點(diǎn)體系,通過常相互作用模型對(duì)單量子點(diǎn)以及雙量子點(diǎn)中的基本概念和現(xiàn)象做了簡(jiǎn)單介紹。如：電化學(xué)勢(shì)、充電能、庫(kù)倫阻塞、庫(kù)倫菱形、蜂窩圖等。2.介紹半導(dǎo)體量子點(diǎn)在制備中所需要使用的微納加工設(shè)備以及微納加工流程。如包括紫外光刻、電子束曝光刻蝕、電子束蒸發(fā)鍍膜等。還有對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的改造和量子點(diǎn)所使用的GaAs基片的性質(zhì)的測(cè)定做了介紹。3.對(duì)單電荷量子比特的性質(zhì)以及相關(guān)的操作做了介紹。如光子輔助隧穿過程、矩形脈沖下的拉莫振蕩、LZS干涉效應(yīng)、微波驅(qū)動(dòng)的拉比振蕩以及Ramsey操作過程,使我們?nèi)媪私鈱?duì)單電荷量子比特的操作方法。4.我們通過設(shè)計(jì)雙電荷量子比特的結(jié)構(gòu)樣品,研究了其兩個(gè)電荷量子比特之間的耦合調(diào)節(jié),從理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量上完成了受控量子邏輯非門的操作并測(cè)量了門操作的保真度。5.我們通過對(duì)雙電荷量子比特的擴(kuò)展,對(duì)三電荷量子比特模型進(jìn)行了研究,從實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)多電荷之間的強(qiáng)耦合,并展示了使用三個(gè)電荷量子比特的邏輯門編碼.本論文的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：1.通過設(shè)計(jì)雙電荷量子比特中一對(duì)水平的門電極實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)量子比特之間的耦合能量J的連續(xù)可調(diào),并且展示了其特性對(duì)于不同的電子數(shù)目都具有很好的普適性。2.從理論模擬計(jì)算了雙電荷量子比特之間的耦合能量J對(duì)于量子邏輯非門操作的保真度的變化以及對(duì)量子比特間糾纏度的影響。3.從實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了雙量子比特在強(qiáng)耦合情況下通過脈沖控制的動(dòng)態(tài)量子邏輯非門的操控。在振幅控制的情況下其門操作的保真度達(dá)到了68%并展示了通過相位控制的邏輯非門操作。我們得到的保真度與目前國(guó)際上半導(dǎo)體雙量子比特上的最新結(jié)果處于同一水平。4.在三電荷量子比特系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了量子比特間的強(qiáng)耦合,靜態(tài)的展示了三電荷量子系統(tǒng)中的受控受控邏輯非門操作,即是Toffoli門操作,目前國(guó)際上還沒有在半導(dǎo)體體系中報(bào)道過三量子比特邏輯門的結(jié)果。我們的實(shí)驗(yàn)也為多電荷量子計(jì)算提供了借鑒作用。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O413

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