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量子点与量子位构造

常加峰  
【摘要】: 随着科学技术的发展,特别是量子算法、量子纠错的出现,量子信息和量子计算机成为理论和实验工作者的研究热点。与经典计算机相比,量子计算机具有强大的计算能力,能够完成一些经典计算机无法有效完成的工作。制造实用量子计算机的关键问题是构造量子位以及对量子位进行量子逻辑操作。目前还不能制造出实用的量子计算机,科学家提出很多量子计算机模型,主要分成固体和非固体量子计算机。主要包括离子阱、核磁共振、量子电动力学腔、约瑟夫结和半导体量子点。在这片论文里,我们将讨论利用透镜型量子点构造量子位。首先研究了垂直磁场下透镜型量子点(GaAs/In1-xGaxAs)掺入类氢杂质后基态能和结合能,然后讨论了如何利用量子点中杂质核自旋构造量子位。 利用有效质量近似、变分法,研究了垂直磁场下透镜型量子点(GaAs/In1-xGaxAs)掺入类氢杂质后基态能和结合能。我们发现:(1)当球型量子点没有加垂直磁场的时候,基态能仅与杂质的偏离距离有关,当加上垂直磁场后,杂质水平和垂直偏离相同距离后,基态能差别不大,当偏离距离增加时,基态能增加。(2)对于透镜型量子点,由于水平方向和垂直方向束缚势不对称,电子基态能不仅与杂质的偏离距离有关,还与杂质偏离方向有关。我们计算了杂质对电子波函数的影响,结果表明对于强磁场下的强束缚势量子点,杂质对于电子波函数的影响可以忽略。 利用强束缚量子点模型,忽略杂质对于电子波函数的影响,我们还讨论了如何利用核自旋构造量子位。我们计算了垂直耦合量子点中电子和核子的超精细相互作用。我们还计算了在外加场,特别是垂直磁场和水平磁场作用下,电子交换频率、核子交换频率。结果表明我们可以利用外场控制电子和核子超精细相互作用。


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