本文關(guān)鍵詞：固態(tài)自旋光子體系的量子光學(xué)和量子網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文在基于量子點(diǎn)的量子信息和量子計(jì)算方面,研究了自組裝單量子點(diǎn)的共振熒光譜線動(dòng)態(tài)控制,確定性單光子源,拉曼單光子源,電子-光子糾纏,以及遠(yuǎn)程傳態(tài)等實(shí)驗(yàn)課題。主要內(nèi)容包括： 1.對自組裝量子點(diǎn)進(jìn)行了基本的介紹,從物理形貌到各種帶電激子態(tài)在不同磁場下的能級結(jié)構(gòu),以及不同激發(fā)模式都有詳細(xì)研究。而且介紹了開展量子點(diǎn)光譜學(xué)研究需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段。 2.我們研究了量子點(diǎn)共振熒光和確定性的產(chǎn)生單光子源。對共振熒光進(jìn)行理論上的介紹以及歸納了實(shí)驗(yàn)各種參數(shù)的測量方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。證明了確定性的單光子源并用之做了量子計(jì)算的最基本兩比特控制非門演示。 3.我們將共振激發(fā)推進(jìn)到雙色激發(fā)模式,研究了利用自發(fā)輻射的躍遷線之間的干涉實(shí)現(xiàn)對于譜線的動(dòng)態(tài)擦除。并進(jìn)一步的進(jìn)行多光子AC斯塔克效應(yīng)和雙色調(diào)制效應(yīng)研究。 4.我們在量子點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)了拉曼單光子源,包括在脈沖和連續(xù)模式下進(jìn)行了詳細(xì)的研究,以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同量子點(diǎn)之間的拉曼光子干涉,為未來的量子點(diǎn)量子中繼打下基礎(chǔ)。 5.利用一套全新的頻率疊加比特量子態(tài)的測量方法,我們驗(yàn)證了量子點(diǎn)中的電子自旋和光子糾纏之間的兩粒子-三比特GHZ糾纏態(tài),并證明了對于定域?qū)嵲谡摰倪`背。 6.在5的基礎(chǔ)上,我們驗(yàn)證了利用遠(yuǎn)程傳態(tài),對遠(yuǎn)距離的電子進(jìn)行初態(tài)確定性的制備。
【關(guān)鍵詞】：量子點(diǎn) 單光子源 拉曼 譜線擦除 GHZ糾纏 遠(yuǎn)程傳態(tài) 量子信息 量子計(jì)算
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O431.2
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 表格索引12-13
• 插圖索引13-17
• 第一章 引言17-27
• 1.1 管窺量子17-19
• 1.1.1 從起源看量子17-18
• 1.1.2 量子現(xiàn)象之奇妙18-19
• 1.2 量子計(jì)算及量子網(wǎng)絡(luò)19-22
• 1.2.1 量子計(jì)算的概念和現(xiàn)狀19-21
• 1.2.2 量子網(wǎng)絡(luò)21-22
• 1.3 單光子源22-24
• 1.3.1 單光子源的意義和要求22-23
• 1.3.2 單光子性23-24
• 1.4 全文結(jié)構(gòu)和相互之間的關(guān)系24-27
• 第二章 自組裝量子點(diǎn)27-53
• 2.1 量子點(diǎn)基本認(rèn)識27-41
• 2.1.1 量子點(diǎn)的生長過程和形貌27-29
• 2.1.2 量子點(diǎn)的激子態(tài)能級29-31
• 2.1.3 零磁場中性激子態(tài)能級31
• 2.1.4 零磁場帶電激子態(tài)能級31-32
• 2.1.5 法拉第磁場中性激子態(tài)能級32-33
• 2.1.6 法拉第磁場X~-激子態(tài)能級33
• 2.1.7 Voigt磁場中性激子態(tài)能級33-34
• 2.1.8 Voigt磁場X~-激子態(tài)能級34-36
• 2.1.9 激子態(tài)能級和躍遷選擇定則的概括36
• 2.1.10 超快光脈沖自旋旋轉(zhuǎn)36-41
• 2.2 量子點(diǎn)的激子態(tài)光譜基礎(chǔ)41-46
• 2.2.1 量子點(diǎn)的非共振激子態(tài)光譜41-44
• 2.2.2 量子點(diǎn)的共振激發(fā)光譜44-46
• 2.3 研究量子點(diǎn)的主要實(shí)驗(yàn)手段46-53
• 2.3.1 低溫冷卻共聚焦顯微系統(tǒng)46-47
• 2.3.2 光譜儀和F-P腔47-50
• 2.3.3 HBT以及l(fā)ifetime測量裝置50-51
• 2.3.4 本章小結(jié)51-53
• 第三章 量子點(diǎn)共振熒光和確定性單光子源53-81
• 3.1 共振熒光的理論54-61
• 3.1.1 光和原子相互作用54-56
• 3.1.2 拉比振蕩,吸收譜線,相干成分,單光子性56-59
• 3.1.3 Mollow三態(tài)和綴飾態(tài)能級59-61
• 3.2 量子點(diǎn)的共振熒光實(shí)驗(yàn)61-70
• 3.2.1 樣品的放置和更換62-63
• 3.2.2 從帶上激發(fā)到共振熒光,光譜,實(shí)驗(yàn)手段操作63-65
• 3.2.3 共振熒光量子點(diǎn)的參數(shù)：壽命,單光子性,飽和特征,T_1,T_265-67
• 3.2.4 Mollow三態(tài)的研究67-70
• 3.3 基于量子點(diǎn)的共振熒光確定性單光子源70-73
• 3.4 確定性單光子源的雙光子干涉73-77
• 3.5 量子點(diǎn)單光子源C-NOT門演示77-79
• 3.6 本章小結(jié)79-81
• 第四章 基于共振熒光的動(dòng)態(tài)自發(fā)輻射譜線擦除81-95
• 4.1 能級和躍遷矩陣81-85
• 4.2 干涉相消光譜85-90
• 4.2.1 干涉相消光譜理論部分86-87
• 4.2.2 干涉相消光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果87-90
• 4.3 多光子干涉和ac斯塔克效應(yīng)90-91
• 4.4 同頻率邊帶調(diào)制譜91-94
• 4.4.1 邊帶連續(xù)調(diào)制譜的現(xiàn)象91-93
• 4.4.2 連續(xù)邊帶形成的解釋93-94
• 4.5 本章小結(jié)94-95
• 第五章 可調(diào)的高度不可分辨性量子點(diǎn)拉曼單光子源95-111
• 5.1 連續(xù)激發(fā)模式下的基本性質(zhì)研究95-103
• 5.1.1 之前的研究概況95-96
• 5.1.2 拉曼單光子實(shí)驗(yàn)基本性質(zhì)96-102
• 5.1.3 連續(xù)激發(fā)模式的雙光子干涉102-103
• 5.2 脈沖光激發(fā)模式的拉曼光子研究103-108
• 5.2.1 脈沖光激發(fā)模式的基本性質(zhì)103-107
• 5.2.2 兩個(gè)分立量子點(diǎn)之間的單光子干涉107-108
• 5.3 本章小結(jié)和展望108-111
• 第六章 量子點(diǎn)光子-自旋糾纏和GHZ糾纏產(chǎn)生和驗(yàn)證111-133
• 6.1 頻率比特擦除方法原理112-118
• 6.1.1 頻率比特的讀取方法背景112-113
• 6.1.2 頻率比特理論-EOM調(diào)制113-114
• 6.1.3 頻率比特理論-同步射頻源114-115
• 6.1.4 頻率比特理論-來自自發(fā)輻射時(shí)間晃動(dòng)的影響和補(bǔ)償115-116
• 6.1.5 頻率比特理論-通過EOM測量頻率疊加比特116-117
• 6.1.6 頻率比特理論-EOM測量的瞬時(shí)等價(jià)性質(zhì)117
• 6.1.7 頻率比特理論-顏色擦除對于無同步的量子信息應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)117-118
• 6.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)118-120
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-時(shí)鐘同步118-119
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集119-120
• 6.3 自旋光子糾纏產(chǎn)生120-123
• 6.4 自旋光子糾纏的驗(yàn)證123-127
• 6.5 GHZ糾纏態(tài)制備和驗(yàn)證127-129
• 6.6 糾纏態(tài)的保真度計(jì)算129-130
• 6.7 糾纏態(tài)的誤差分析130-131
• 6.8 本章小結(jié)131-133
• 第七章 確定性遠(yuǎn)距離的單光子狀態(tài)向固態(tài)自旋比特傳遞133-149
• 7.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和量子點(diǎn)參數(shù)134-135
• 7.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-光學(xué)部分134-135
• 7.1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-控制部分135
• 7.1.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)-量子點(diǎn)熒光135
• 7.2 遠(yuǎn)程傳態(tài)135-138
• 7.2.1 遠(yuǎn)程傳態(tài)方案135-138
• 7.3 遠(yuǎn)程傳態(tài)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過程138-143
• 7.3.1 糾纏產(chǎn)生138-139
• 7.3.2 BSM中的頻率比特讀取139-140
• 7.3.3 BSM中的自旋比特相干保持140-142
• 7.3.4 BSM中的自旋比特相干讀出142-143
• 7.4 遠(yuǎn)程傳態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析143-147
• 7.4.1 遠(yuǎn)程傳態(tài)結(jié)果143
• 7.4.2 遠(yuǎn)程傳態(tài)數(shù)據(jù)分析143-146
• 7.4.3 保真度誤差來源146-147
• 7.5 本章小結(jié)147-149
• 第八章 展望149-151
• 參考文獻(xiàn)151-159
• 致謝159-163
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果163-165

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：287829