量子点中的射频测量

发布时间：2017-12-10 08:07

  本文关键词：量子点中的射频测量

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【摘要】：随着半导体量子点体系中技术的发展,由于其具有构建大规模量子计算机的潜力,而被众多研究者关注。为了实现有效的量子计算,需要更快速操作和读出。射频反射式测量技术应运而生,如RF-QPC(射频量子点接触)和RF-DGS(射频电极探测器)被广泛的应用。本论文主要介绍了射频反射测量原理以及在不同体系中的测量和多种应用,为量子相干操控中实现高带宽读取及观测量子点中的电荷态的动态演化提供了可行的途径,并且丰富量子点的测量方法。论文的主要内容包括:1.简单介绍研究背景,表述了量子点中的基本理论:常相互作用模型,以及相关物理概念,如:库伦阻塞、库伦震荡、库仑菱形。2.对量子点样品测量过程中所需要的低温测量平台做了一一介绍。并阐述了量子点测量中常用的三种测量方式:量子点输运测量、量子点接触输运测量和量子点接触调制测量。为后续介绍量子点中的射频反射式测量做了铺垫。3.着重对射频反射式测量的基本原理做了介绍和推演。并在三种体系上进行了射频反射式测量的研究:砷化镓量子点上采用射频反射式量子点接触的方式进行探测,石墨烯量子点上采用量子点射频反射式测量的方式,砷化镓量子点上采用射频电极探测器的方式进行测量。后两个实验还有更大的改进空间,通过改善阻抗匹配和优化射频反射式电路,可以得到更理想的结果,并能够进行后续的单次隧穿探测的实验。4.介绍了射频反射式测量技术的应用,一是快速测量,另一个是多信道同时读取。应用射频反射式测量高带宽的特性,结合调制解调、波分复用的方法,丰富了射频测量技术的应用方向,并为以后大规模集成做了一些技术方面尝试性的试验。5.对射频反射式测量中的实验工作进行总结,并展望其改进方向。对未来量子点大规模集成化的架构设计与现有的设想和先进技术,例如谷歌的TPU,进行讨论。本文的主要创新点有:1.在前人的基础上深入了解射频反射式测量的工作原理,发展这种测量手段到更多的体系中。2.通过射频反射式测量与超导谐振腔和石墨烯耦合的体系相结合,进行了多信道同时读出的实验,为以后集成更多量子点,做全新测量方式上的尝试。3.将射频反射式电路应用到电极探测器,并为优化射频电路引入了可变电容(使得谐振电路的共振频率可调),验证了射频电极探测器确实可以探测到量子点信号。经过优化后,可以为以后多量子点集成简化探测器的设计。
【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：1273725