量子點(diǎn)中的自旋量子比特.pdf

1、半導(dǎo)體量子點(diǎn)中的自旋量子比特所具有的長(zhǎng)相干時(shí)間以及易于集成的特點(diǎn)使其受到了廣泛的關(guān)注。本論文致力于GaAs雙量子點(diǎn)中自旋量子比特的研究，主要內(nèi)容包括:
　　1、簡(jiǎn)要介紹了量子計(jì)算的背景和概念。利用常相互作用模型對(duì)量子點(diǎn)中的一些基本現(xiàn)象作了解釋?zhuān)▎瘟孔狱c(diǎn)中的庫(kù)倫振蕩，庫(kù)倫阻塞，雙量子點(diǎn)中的三相點(diǎn)，偏壓三角形等。
　　2、對(duì)單電子自旋量子比特作了簡(jiǎn)單的原理分析。詳細(xì)介紹了兩電子自旋單態(tài)三重態(tài)量子比特的哈密頓量，以及實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，

2、包括觀測(cè)自旋阻塞的兩種方式以及表征系統(tǒng)的方法，最后介紹了兩個(gè)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)以及我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　3、利用雙量子點(diǎn)的不對(duì)稱(chēng)性在三電子(1，2)-(2，1)電荷躍遷區(qū)域觀測(cè)到了四重態(tài)的自旋阻塞。利用這種自旋阻塞我們實(shí)現(xiàn)了自旋四重態(tài)和兩重態(tài)之間的Landau-Zener-Stückelberg干涉和交換振蕩。最后補(bǔ)充了我們另外兩個(gè)奇數(shù)電子區(qū)(1，2)-(0，3)和(1，6)-(0，7)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　4、在偶數(shù)電子區(qū)(1，3)-

3、(0，4)區(qū)域的交換振蕩實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一種信號(hào)放大機(jī)制。分析并且實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該機(jī)制。設(shè)計(jì)了一種控制放大過(guò)程的方法，并利用此方法提取出不同自旋態(tài)的隧穿速率。
　　5、對(duì)雙量子點(diǎn)進(jìn)行輸運(yùn)研究。在五個(gè)連續(xù)的電荷躍遷區(qū)域觀察到了自旋阻塞現(xiàn)象。通過(guò)分析數(shù)據(jù)確定了每個(gè)區(qū)域的阻塞自旋態(tài)。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有:
　　1、首次在雙量子點(diǎn)(1，2)-(2，1)區(qū)域觀察到了自旋阻塞現(xiàn)象，并利用該現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)了自旋態(tài)的讀取，以及演示了相干操作。利用

4、在此區(qū)域發(fā)展的方法，我們對(duì)其他奇數(shù)區(qū)進(jìn)行了探索，并得到了類(lèi)似的結(jié)果。我們的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)方法將對(duì)未來(lái)探索多電子自旋量子比特編碼具有啟發(fā)意義。
　　2、發(fā)現(xiàn)了一種新的自旋到電荷轉(zhuǎn)換機(jī)制。該機(jī)制在用來(lái)讀取自旋量子比特的狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生比傳統(tǒng)的基于自旋阻塞的方法更強(qiáng)的信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)中我們實(shí)現(xiàn)了兩倍的放大。我們闡明了如何用一個(gè)簡(jiǎn)單的方案實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的顯著提升。
　　3、首次在連續(xù)的多個(gè)電荷躍遷區(qū)域觀察到自旋阻塞現(xiàn)象。尤其是奇數(shù)電子區(qū)自旋阻塞，結(jié)