發(fā)布時(shí)間：2017-12-10 08:07

  本文關(guān)鍵詞：量子點(diǎn)中的射頻測量

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【摘要】：隨著半導(dǎo)體量子點(diǎn)體系中技術(shù)的發(fā)展,由于其具有構(gòu)建大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)的潛力,而被眾多研究者關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)有效的量子計(jì)算,需要更快速操作和讀出。射頻反射式測量技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,如RF-QPC(射頻量子點(diǎn)接觸)和RF-DGS(射頻電極探測器)被廣泛的應(yīng)用。本論文主要介紹了射頻反射測量原理以及在不同體系中的測量和多種應(yīng)用,為量子相干操控中實(shí)現(xiàn)高帶寬讀取及觀測量子點(diǎn)中的電荷態(tài)的動態(tài)演化提供了可行的途徑,并且豐富量子點(diǎn)的測量方法。論文的主要內(nèi)容包括:1.簡單介紹研究背景,表述了量子點(diǎn)中的基本理論:常相互作用模型,以及相關(guān)物理概念,如:庫倫阻塞、庫倫震蕩、庫侖菱形。2.對量子點(diǎn)樣品測量過程中所需要的低溫測量平臺做了一一介紹。并闡述了量子點(diǎn)測量中常用的三種測量方式:量子點(diǎn)輸運(yùn)測量、量子點(diǎn)接觸輸運(yùn)測量和量子點(diǎn)接觸調(diào)制測量。為后續(xù)介紹量子點(diǎn)中的射頻反射式測量做了鋪墊。3.著重對射頻反射式測量的基本原理做了介紹和推演。并在三種體系上進(jìn)行了射頻反射式測量的研究:砷化鎵量子點(diǎn)上采用射頻反射式量子點(diǎn)接觸的方式進(jìn)行探測,石墨烯量子點(diǎn)上采用量子點(diǎn)射頻反射式測量的方式,砷化鎵量子點(diǎn)上采用射頻電極探測器的方式進(jìn)行測量。后兩個(gè)實(shí)驗(yàn)還有更大的改進(jìn)空間,通過改善阻抗匹配和優(yōu)化射頻反射式電路,可以得到更理想的結(jié)果,并能夠進(jìn)行后續(xù)的單次隧穿探測的實(shí)驗(yàn)。4.介紹了射頻反射式測量技術(shù)的應(yīng)用,一是快速測量,另一個(gè)是多信道同時(shí)讀取。應(yīng)用射頻反射式測量高帶寬的特性,結(jié)合調(diào)制解調(diào)、波分復(fù)用的方法,豐富了射頻測量技術(shù)的應(yīng)用方向,并為以后大規(guī)模集成做了一些技術(shù)方面嘗試性的試驗(yàn)。5.對射頻反射式測量中的實(shí)驗(yàn)工作進(jìn)行總結(jié),并展望其改進(jìn)方向。對未來量子點(diǎn)大規(guī)模集成化的架構(gòu)設(shè)計(jì)與現(xiàn)有的設(shè)想和先進(jìn)技術(shù),例如谷歌的TPU,進(jìn)行討論。本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)有:1.在前人的基礎(chǔ)上深入了解射頻反射式測量的工作原理,發(fā)展這種測量手段到更多的體系中。2.通過射頻反射式測量與超導(dǎo)諧振腔和石墨烯耦合的體系相結(jié)合,進(jìn)行了多信道同時(shí)讀出的實(shí)驗(yàn),為以后集成更多量子點(diǎn),做全新測量方式上的嘗試。3.將射頻反射式電路應(yīng)用到電極探測器,并為優(yōu)化射頻電路引入了可變電容(使得諧振電路的共振頻率可調(diào)),驗(yàn)證了射頻電極探測器確實(shí)可以探測到量子點(diǎn)信號。經(jīng)過優(yōu)化后,可以為以后多量子點(diǎn)集成簡化探測器的設(shè)計(jì)。
【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：1273725