本文關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體量子點中量子比特編碼研究

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【摘要】：經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,量子信息科學(xué)已經(jīng)成為當(dāng)今最前沿的科學(xué),量子計算更是得到了各國科學(xué)家和研究機構(gòu)的極大關(guān)注。與此同時,經(jīng)過半個多世紀(jì)的高速發(fā)展,半導(dǎo)體工業(yè)的技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到極致。利用成熟的微納加工技術(shù)我們能夠得到納米尺度的人工結(jié)構(gòu),從而使得精確操控單個原子和電子成為可能。在此基礎(chǔ)之上,科學(xué)家們發(fā)展出了多種物理體系進(jìn)行量子計算研究,半導(dǎo)體量子點正是其中最具潛力的物理體系之一。通過將囚禁在量子點中的電子的自旋或電荷分布作為構(gòu)成量子比特的基本單元,利用磁場或電場精確地控制電子的狀態(tài),從而完成量子計算所需的基本門操作。在這一過程中,選擇合適的電子狀態(tài)作為量子比特的計算基態(tài),即量子比特的編碼,是需要重點關(guān)注和研究的方向。在本論文中,我將簡單總結(jié)近年來國際上的研究成果,并對我們所做的研究工作做詳細(xì)深入的介紹。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1.對量子計算和量子比特的基本知識進(jìn)行簡單的介紹,還包括半導(dǎo)體量子點的形成,單、雙量子點的基本性質(zhì)及制備樣品的工藝流程;2.簡單介紹常用的兩種自旋量子比特的編碼和操控方式,在實驗上制備出了GaAs雙量子點并介紹了我們對其中的三電子自旋態(tài)進(jìn)行研究的初步結(jié)果;3.在雙量子點中進(jìn)行電荷量子比特的編碼和操控,利用非絕熱脈沖實現(xiàn)了單個比特的任意操控并利用回聲技術(shù)延長了比特的消相干時間;4.介紹一種新的基于電子自旋和電荷分布混合編碼的雜化量子比特以及其分別在Silicon體系和GaAs體系中的實驗驗證;5.在實驗上制備出性質(zhì)良好的線性耦合三量子點樣品,并利用光子輔助隧穿技術(shù)探究其中各量子點間的相互關(guān)系;6.提出利用三量子點構(gòu)造用于比特編碼的平行能級的設(shè)想,并成功地在三量子點中構(gòu)造出了平行能級,然后利用電壓脈沖對其進(jìn)行相干操控并給出定性的理論解釋。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O471.1

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本文編號：1268373