《基於積累型砷化鎵門型量子點的固態量子比特》是依託中國科學技術大學，由肖明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於積累型砷化鎵門型量子點的固態量子比特
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖明
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
砷化鎵門型量子點一直是固態量子計算的前沿研究領域，取得了量子比特的製備，測量，與相干性操作等一系列成果。但傳統的砷化鎵門型量子點是基於摻雜的砷化鎵異質節中的二維電子氣的。摻入的雜質會不可避免地削弱量子點中單個電子的極微小的電荷與自旋的穩定性。高遷移率的砷化鎵摻雜濃度高，對穩定性影響更大，這使得現在的耗盡型砷化鎵門型量子點不能在高電子遷移率慮的砷化鎵材料上製備成功。簡言之，器件的高性能與高穩定性不能兼顧。我們計畫採用不摻雜的砷化鎵材料，套用雙層門電極的方法，由頂層門電極產生高遷移率的二維電子氣，底層門電極形成量子點，製造出積累型的砷化鎵門型量子點，並實現量子比特的操控與測量。這樣的固態量子點比特能兼顧高性能與高穩定性，為推動固態量子計算機的實用化開闢新的道路。
結題摘要
為了研究摻雜層對單電子量子相干性的影響，我們在非摻雜和摻雜砷化鎵異質結中，製備了納米級別的門型量子點器件，做了多項對比研究。我們表征了單電子的量子輸運特性，研究了單電荷探測器的反作用，以及微波腔的傳輸性質。在這些準備工作的基礎上，我們測定了非摻雜門型量子點中的單電子噪聲水平，和單電子的弛豫時間（T1）、消相干時間（T2*）。結果表明，非摻雜的砷化鎵異質結中，單電子的噪聲水平比傳統的摻雜砷化鎵異質結要低，消相干時間也更長。這顯示消除摻雜層的確對降低單電子的噪聲水平有幫助，從而對實現長壽命的單電子量子比特有促進作用。 但另一方面，取消摻雜層後，門型量子點的製備變得更加複雜。一些技術上的難度帶來了歐姆接觸的不穩定性，和頂層絕緣層與砷化鎵表層之間表面態的不穩定性。這使得一方面噪聲水平的降低以及消相干時間的增長有限，沒有實現數量級的增長；另一方面未能在非摻雜門型量子點中實現Larmar振盪等相干操控。這些問題的解決可能需要在MBE生長上做改進。
