雙量子點(diǎn)中電子態(tài)的操控與測量.pdf

1、本論文針對半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)中電子態(tài)的測量與操控展開了實驗研究。主要側(cè)重于兩個方面:測量方面，發(fā)展了一套射頻反射式測量技術(shù)，這套技術(shù)在測量帶寬與靈敏度方面是傳統(tǒng)測量方式所不能達(dá)到的;操控方面，研究了半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中的Landau-Zener躍遷過程，并用這一可控的Landau-Zener躍遷過程模擬了非平衡相變中的Kibble-Zurek機(jī)制。
　　 本文的主要內(nèi)容有:
　　 1.簡要介紹本論文所涉及的物理

2、概念和現(xiàn)象。
　　 2.簡要介紹了后續(xù)實驗中樣品的加工與制備過程的一般工藝流程，及對流程中的每一步驟中所使用儀器的原理，及使用方法，使用技巧等。我們介紹了如何從一塊晶圓出發(fā)，到最終制備成可以放入低溫系統(tǒng)用于測量的樣品的整個過程。
　　 3.從實驗的角度對測量過程進(jìn)行了探討。從極低溫平臺出發(fā)，介紹了樣品基本性質(zhì)的測量方法。進(jìn)一步的，介紹了后續(xù)實驗中所用到的測量手段。
　　 4.對射頻反射式測量進(jìn)行了研究。這種測量方

3、式與前一章中介紹的傳統(tǒng)測量方式不同，有著帶寬和靈敏度上的優(yōu)勢。從射頻反射式測量電路出發(fā)，研究了這種測量方法的原理，并比較了其與傳統(tǒng)測量方法獲得數(shù)據(jù)的對應(yīng)性。并在砷化鎵量子點(diǎn)和石墨烯量子點(diǎn)中，分別進(jìn)行了射頻反射式測量的研究，并且籍由這一測量方式的高帶寬，發(fā)展出了一套快速測量方法，使得測量速度比之傳統(tǒng)測量方法有了數(shù)量級上的提升。
　　 5.介紹了半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中的Landau-Zener躍遷。由二能級體系出發(fā)，研究

4、了Landau-Zener躍遷的基本物理，與多通道躍遷形成的Landau-Zener-Stückelberg干涉現(xiàn)象。在半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中，研究了Landau-Zener躍遷過程，并研究了多通道躍遷所帶來的相位累積，并藉由可控的脈沖，實現(xiàn)電荷量子比特的Bloch球面上任意角度的轉(zhuǎn)動，即電荷量子比特完全的普適操作。
　　 6.利用半導(dǎo)體電荷量子比特，對Kibble-Zurek機(jī)制進(jìn)行了量子模擬。由平衡態(tài)相變出發(fā)，介

5、紹了非平衡相變的過程，并介紹了Kibble-Zurek機(jī)制。 Kibble-Zurek機(jī)制描述了非平衡相變中拓?fù)淙毕莸漠a(chǎn)生。而Landau-Zener躍遷，可以對Kibble-Zurek機(jī)制的核心物理進(jìn)行一個最簡單的量子模擬。利用半導(dǎo)體電荷量子比特的可控的Landau-Zener躍遷過程，我們在實驗上實現(xiàn)了對Kibble-Zurek機(jī)制的模擬，重現(xiàn)了Kibble-Zurek機(jī)制中拓?fù)淙毕莸漠a(chǎn)生與淬火速率的關(guān)系。
　　 7.對以上

6、實驗工作進(jìn)行了總結(jié)，在強(qiáng)調(diào)本論文的工作意義同時，提出了尚待改進(jìn)之處，并對未來的研究進(jìn)行了建議。
　　 本論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)為:
　　 1.研究了射頻反射式測量這一不同于傳統(tǒng)測量方式的方法。并且籍由這一測量方式的高帶寬，發(fā)展出了一套快速測量方法，使得測量速度比之傳統(tǒng)測量方法有了數(shù)量級上的提升。
　　 2.利用半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中受控的Landau-Zener躍遷，實現(xiàn)電荷量子比特的Bloch球面上任意角