量子盘量子比特中电子的概率密度分布的电磁场依赖性

发布时间：2020-10-11 19:28

　　 基于Lee-Low-Pines幺正变换,采用Pekar型变分法研究了计及厚度下量子点中强耦合极化子的基态和第一激发态能量本征值和本征函数,在此基础上,以极化子的二能级结构为载体构造了量子点量子比特。数值结果表明:量子比特的概率密度Ψ(ρ,z,t)2分别随磁场的回旋频率ωc、电声子耦合强度α以及量子盘厚度L的增加而减小;概率密度Ψ(ρ,z,t)2随量子盘有效半径R0的增加而增大并呈现近似"Γ型"曲线;概率密度Ψ(ρ,z,t)2随电子横向坐标ρ的变化呈现"正态分布",其形状受到量子盘有效半径R0或厚度L的影响显著;Ψ(ρ,z,t)2随纵向坐标z、时间t和角坐标φ作周期性振荡变化。
【部分图文】：

本征函数以及平均声子数的电磁场依赖性，在此基础上，以极化子的二能级结构为载体构造了量子点量子比特。通过数值计算揭示了量子点厚度、ＬＯ声子效应及电磁效应等对量子点量子比特的概率分布的影响的因素和条件，为探索调控量子点量子比特的有效物理方法提供理论依据。１理论模型与方法假设电子被限制在一厚度为Ｌ的无限高势垒量子盘（ＱＤｓ）内，并与介质的体纵光学（ＬＯ）声子场相互作用。建立直角坐标系，Ｏｚ轴在盘的中心轴线上，ｘ－ｙ平面与盘中心轴线垂直并通过盘的中点，如图１所示。设外电场珝Ｆ沿轴方向，外磁场珝Ｂ沿ｚ轴方向，矢势用Ａ＝Ｂ－ｙ，ｘ，（）０／２描写。电子－图１量子盘的示意图．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｑｕａｎｔｕｍｄｉｓｋＬＯ声子耦合体系的哈密顿量为［１０，１２］Ｈ＝Ｈｅ＋ＨＦ＋Ｈｐｈ＋Ｈｅ－ｐｈ（１）式中，右边第一项表示电子的动能。根据文献［１７］和［１８］的讨论可知，当ｚ方向的限制比ｘ－ｙ方向的限制大得多的情况下，在ｚ方向仅有最低的电子副带被占据，则ｚ方向与ｘ－ｙ平面没有耦合，那么上述３Ｄ问题就可以分解为ｘ－ｙ平面内的２Ｄ问题和ｚ方向的１Ｄ问题来处理。那么Ｈｅ就可以表示为Ｈｅ＝１２ｍｂｐ＋ｅＡ（）ｃ２＋Ｖ（ρ）＋Ｖ（ｚ）（２）选取ｘ－ｙ平面和ｚ方向量子盘的限定势Ｖ（ρ）和Ｖ（ｚ）分别为Ｖ（ρ）＝１２ｍｂω２０ρ２，Ｖ（ｚ）＝∞，ｚ≥Ｌ／２０，ｚ＜Ｌ／｛２（３

本征函数以及平均声子数的电磁场依赖性，在此基础上，以极化子的二能级结构为载体构造了量子点量子比特。通过数值计算揭示了量子点厚度、ＬＯ声子效应及电磁效应等对量子点量子比特的概率分布的影响的因素和条件，为探索调控量子点量子比特的有效物理方法提供理论依据。１理论模型与方法假设电子被限制在一厚度为Ｌ的无限高势垒量子盘（ＱＤｓ）内，并与介质的体纵光学（ＬＯ）声子场相互作用。建立直角坐标系，Ｏｚ轴在盘的中心轴线上，ｘ－ｙ平面与盘中心轴线垂直并通过盘的中点，如图１所示。设外电场珝Ｆ沿轴方向，外磁场珝Ｂ沿ｚ轴方向，矢势用Ａ＝Ｂ－ｙ，ｘ，（）０／２描写。电子－图１量子盘的示意图．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｑｕａｎｔｕｍｄｉｓｋＬＯ声子耦合体系的哈密顿量为［１０，１２］Ｈ＝Ｈｅ＋ＨＦ＋Ｈｐｈ＋Ｈｅ－ｐｈ（１）式中，右边第一项表示电子的动能。根据文献［１７］和［１８］的讨论可知，当ｚ方向的限制比ｘ－ｙ方向的限制大得多的情况下，在ｚ方向仅有最低的电子副带被占据，则ｚ方向与ｘ－ｙ平面没有耦合，那么上述３Ｄ问题就可以分解为ｘ－ｙ平面内的２Ｄ问题和ｚ方向的１Ｄ问题来处理。那么Ｈｅ就可以表示为Ｈｅ＝１２ｍｂｐ＋ｅＡ（）ｃ２＋Ｖ（ρ）＋Ｖ（ｚ）（２）选取ｘ－ｙ平面和ｚ方向量子盘的限定势Ｖ（ρ）和Ｖ（ｚ）分别为Ｖ（ρ）＝１２ｍｂω２０ρ２，Ｖ（ｚ）＝∞，ｚ≥Ｌ／２０，ｚ＜Ｌ／｛２（３
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