《利用液氦上電子自旋實施量子信息處理的理論研究》是依託西南交通大學，由張淼擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用液氦上電子自旋實施量子信息處理的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張淼
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
液氦上電子[Science 284,1967(1999)]是幾種重要的物理系統之一用於實施量計算。該系統的一個最大優點是用於編碼量子比特的電子自旋態具有極長的相干時間[理論預言達100s；PRA 74, 052338(2006); PRL 107,266803(2011)]. 在先前的研究中，主要利用自旋之間直接的磁偶極-偶極弱相互作用來實施量子信息處理。本項目將研究液氦上電子自旋-軌道耦合的量子相干調控，研究如何利用電子之間的強庫侖相互作用來構建數據匯流排，進而實現自旋之間的快速量子信息交換。本項目將把囚禁離子系統中的相關方法創新性地套用到液氦上電子系統中去，如獲得著名的Cirac-Zoller，M?lmer-S?rense以及Coupled oscillators等量子計算模型。因電子的質量遠小於囚禁離子，所以電子之間的有效耦合遠強於囚禁離子之間的耦合，進而或更有助於實施大規模量子計算。
結題摘要
文獻[Science 284, 1967 (1999)]，[PRA 74, 052338 (2006)]，[PRL 105, 040503 (2010)]，[PRL 107, 266803(2011)] 等提出了液氦表面上束縛電子可被用於實施單量子態操縱以及量子計算。基於這些文獻，本項目研究了液氦上電子的自旋相干操作。利用液氦上囚禁電子的自旋-軌道耦合和電子-電子之間的強庫侖相互作用，在理論上獲得了電子自旋-自旋之間的強耦合，這達到了項目申請書的預計。提出的這種耦合的最大優點是可以實現電子自旋的快速兩比特操作，進而可以在有限的相干時間內實現多個電子自旋的糾纏。相關的研究成果發表在期刊Physical Review B和Communications in Theoretical Physics上。另一方面，我們還研究了液氦上電子的光譜性質，利用液氦表面電子的對稱性破缺在理論上獲得了光的倍頻散射。這一效應是天然原子所不具有的，因而具有一定的意義。該成果發表在期刊Physica B上。
