半导体量子点中量子比特编码研究

发布时间：2017-12-09 00:13

  本文关键词：半导体量子点中量子比特编码研究

  更多相关文章： 量子计算 半导体量子点 量子比特编码 光子辅助隧穿 杂化量子比特 消相干时间

【摘要】：经过数十年的发展,量子信息科学已经成为当今最前沿的科学,量子计算更是得到了各国科学家和研究机构的极大关注。与此同时,经过半个多世纪的高速发展,半导体工业的技术水平已经达到极致。利用成熟的微纳加工技术我们能够得到纳米尺度的人工结构,从而使得精确操控单个原子和电子成为可能。在此基础之上,科学家们发展出了多种物理体系进行量子计算研究,半导体量子点正是其中最具潜力的物理体系之一。通过将囚禁在量子点中的电子的自旋或电荷分布作为构成量子比特的基本单元,利用磁场或电场精确地控制电子的状态,从而完成量子计算所需的基本门操作。在这一过程中,选择合适的电子状态作为量子比特的计算基态,即量子比特的编码,是需要重点关注和研究的方向。在本论文中,我将简单总结近年来国际上的研究成果,并对我们所做的研究工作做详细深入的介绍。论文的主要内容包括以下几个方面:1.对量子计算和量子比特的基本知识进行简单的介绍,还包括半导体量子点的形成,单、双量子点的基本性质及制备样品的工艺流程;2.简单介绍常用的两种自旋量子比特的编码和操控方式,在实验上制备出了GaAs双量子点并介绍了我们对其中的三电子自旋态进行研究的初步结果;3.在双量子点中进行电荷量子比特的编码和操控,利用非绝热脉冲实现了单个比特的任意操控并利用回声技术延长了比特的消相干时间;4.介绍一种新的基于电子自旋和电荷分布混合编码的杂化量子比特以及其分别在Silicon体系和GaAs体系中的实验验证;5.在实验上制备出性质良好的线性耦合三量子点样品,并利用光子辅助隧穿技术探究其中各量子点间的相互关系;6.提出利用三量子点构造用于比特编码的平行能级的设想,并成功地在三量子点中构造出了平行能级,然后利用电压脉冲对其进行相干操控并给出定性的理论解释。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O471.1

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本文编号：1268373