《矽納米線結構量子點量子比特的機理與實驗研究》是依託湖南大學，由楊紅官擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：矽納米線結構量子點量子比特的機理與實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：楊紅官
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以矽納米線結構構築完全電學操控與測量的量子比特器件，為未來單片集成的量子晶片的研發提供理論基礎和技術支持。 本項目基於矽納米線結構構造矽基耦合量子點體系，開展矽量子比特完全電學操控和測量的理論和實驗研究。(1) 通過對矽納米線結構柵控量子點的電子結構和耦合過程特徵的分析，理解影響矽量子比特中信息保存、變換和退相干過程的機制；(2) 研究採用振盪電場對量子態進行快速邏輯操作的方法，以及在電學環境下高保真測量量子態的方法；(3) 探索矽納米線結構耦合量子點體系量子比特器件和測量用電荷敏感電流計的設計方法；(4) 利用微納加工工藝技術製備量子比特測試結構，摸索最佳化的工藝參數及製備條件的控制問題。
結題摘要
量子信息技術是未來信息產業發展和信息安全的重要支撐。量子點結構量子比特是量子計算領域的研究熱點。本項目基於納米線結構構築矽基耦合量子點體系，開展矽量子比特完全電學操控與測量的理論和實驗研究。在國家自然科學基金面上項目（No. 61474041）的資助下，我們課題組在矽基量子比特器件的構築方面作了大量的工作，在理論模型、數值模擬、結構設計和實驗測量方面取得了一些進展，在國際和國內學術期刊上發表論文13篇。 我們提出了非對稱耦合雙量子點量子比特的改進模型，提出了量子點量子比特系統的操控方法和測量方法，深入研究了雙量子點體系的隧穿耦合特徵和退相干機理，在等效電路模型的基礎上分析了其電容耦合特徵。同時，我們在以矽納米線結構為基礎構築單電子傳輸系統，並以此來構建量子點量子比特單元。設計了單個小柵極、兩個小柵極以及單電子傳輸非破壞性測試結構，實驗測量了矽納米線電晶體的電學特性，特別是閾值特性與單電子傳輸特性。我們提出了基於順序隧穿理論計算量子點量子態變換特徵時間的方法和基於等效電容網路抽取量子點耦合電容的方法，並給出了數值計算結果或實驗測試結果。 進一步的研究準備關注以下方面: 量子點俘獲或發射電子的動力學過程，各種相干機制包括電聲子作用、電磁干擾及庫侖勢散射等，量子點量子比特原型器件的製備工藝。這些都是我們以後研究的主攻方向。
