非均匀极化量子点中的电子自旋动力学

发布时间：2024-07-04 18:43

　　在本文中,我们重点论述了半导体量子点应用于实现量子计算时,由于与核自旋的超精细相互作用,作为量子比特的电子自旋会发生退相干现象。着重探讨了使用动力学方式极化量子点会导致核自旋极化的空间非均匀性。与此同时,非均匀极化的量子点在电子自旋的退相干过程中会表现出若干新奇的性质。首先,我们介绍了量子计算的相关知识,重点介绍了量子计算机的一般工作原理,物理实现体系,潜在应用以及现阶段所面临的主要问题等。接着,我们使用半导体量子点这一具体的量子计算物理实现体系,分析了量子态的制备与测量,量子逻辑门操作等实现量子计算的主要过程。然而,由于超精细相互作用的影响,量子点中量子态的保持以及量子逻辑门的操作精度都会受到影响。我们重点分析了双量子点中自旋单态(纠缠态)发生退相干的现象,以及使用自旋回波技术抑制退相干的基本过程。作为比较,我们还简单介绍了使用金刚石色心系统实现量子计算的基本过程。量子系统中相干性的保持是实现量子计算的关键因素,量子系统的退相干时间决定了量子态存储的保真度以及量子逻辑门操作的精度。因此,接下来我们重点分析了在量子点体系中,由于超精细相互作用所导致的电子自旋发生退相干的一般过程。为了研...

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【部分图文】：

图１．２：二维电子气Ｇａ４ｓ量子点结构示意图／仏与ＧＭｓ两种半导体材料的交界面??

此外，还需要在量子点的周边布置电极，用于测量通过量子点的电流，量子点??的电导率，以及量子点的电荷状态等。量子点中典型的参数如表１．１所示。??如图１．３Ａ为双量子点结构的扫描电镜图片。图中的电极Ｌ与ＩＩ分别控制左右量??子点中的势阱深度，限制量子点形成的位置。此外，这两个电极还....

图１．３：量子点中的电荷分布与施加在左右电极上的电压的关系／以／

节量子点中的势阱深度，使得周围二维电子气化学势的高度处于电子自旋塞曼能级之??间，从而使得电子的隧穿过程依赖于自旋状态，进而通过测量电荷状态推断出自旋状??态，具体的实验过程如图１．５所示。??对于使用自旋作为量子比特的体系来说，执行量子计算的量子逻辑门操作，可以??等效为一系列....

图１．４：双量子点中电子自旋的能级结构＂７／

＿＿＿＿＿＿＿?？?ｈ?１」Ｌ．．．．．．．．．?－４０４?Ｖｒ?（ｍＶ）?－４００??图１．３：量子点中的电荷分布与施加在左右电极上的电压的关系／以／。ｉ图为双量予点的扫描电镜??照片，其中电极ｉ与ｉ？分别控制左右量子点的势阱深度，电极Ｔ用于控制电子在左右量子点之??间的隧穿强....

图１．５：单量子点中电子自旋态的测量ＡＷ

＿＿＿＿＿＿＿?？?ｈ?１」Ｌ．．．．．．．．．?－４０４?Ｖｒ?（ｍＶ）?－４００??图１．３：量子点中的电荷分布与施加在左右电极上的电压的关系／以／。ｉ图为双量予点的扫描电镜??照片，其中电极ｉ与ｉ？分别控制左右量子点的势阱深度，电极Ｔ用于控制电子在左右量子点之??间的隧穿强....

本文编号：4000434