石英中點(diǎn)缺陷量子比特的電子順磁共振研究.pdf

1、相比于經(jīng)典計(jì)算機(jī)，量子計(jì)算機(jī)能夠完成一些其不能有效解決的問題，因此引起了廣泛的興趣與研究。雖然關(guān)于量子計(jì)算機(jī)的理論已經(jīng)逐步成熟，但是其物理實(shí)現(xiàn)還僅僅限于幾個(gè)量子比特的初級(jí)階段。固態(tài)自旋量子計(jì)算由于其良好的可集成性、完善的加工工藝，被普遍認(rèn)為是很有希望的量子計(jì)算構(gòu)架之一。而對(duì)于固態(tài)自旋量子計(jì)算，尋找合適的自旋量子比特是非常重要的任務(wù)。石英晶體具有成熟的工業(yè)合成工藝、小的自旋-軌道耦合作用、干凈的非磁性核環(huán)境。這些優(yōu)良的性質(zhì)使得石英晶體中的

2、點(diǎn)缺陷有可能成為有潛力的量子比特。特別是E'2點(diǎn)缺陷，它具有電子-核耦合的結(jié)構(gòu)、合適的超精細(xì)相互作用、非常窄的線寬以及良好的生成方式。但衡量量子比特的另一個(gè)性質(zhì)退相干時(shí)間還沒有得到充分研究，并且關(guān)于它的核結(jié)構(gòu)我們了解得也不夠詳細(xì)。因此為了準(zhǔn)確衡量E'2點(diǎn)缺陷作為量子比特的潛力，我們需要對(duì)其進(jìn)行深入的研究。
　　 本文主要通過連續(xù)波和脈沖電子順磁共振的實(shí)驗(yàn)手段，確定了E'2點(diǎn)缺陷的自旋哈密頓量，研究了E'2點(diǎn)缺陷的自旋-晶格弛豫時(shí)

3、間T1和自旋-自旋弛豫時(shí)間T2隨溫度的依賴關(guān)系，分析了相應(yīng)的內(nèi)在弛豫機(jī)制，并通過電子-核雙共振的技術(shù)確定了E'2點(diǎn)缺陷的核自旋結(jié)構(gòu)。我們還分析了其在固態(tài)自旋量子計(jì)算中的應(yīng)用，并在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了電子與核的旋轉(zhuǎn)操作。
　　 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)包括：首次提出了E'2點(diǎn)缺陷作為有潛力的量子比特的可能性，首次使用脈沖電子順磁共振的手段研究了E'2點(diǎn)缺陷的退相干性質(zhì)，首次直接證明了E'2點(diǎn)缺陷中氫核的存在。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了E'2點(diǎn)缺陷具有電