《量子計算中第四主族半導體量子點系統的相干調控》是依託中國科學技術大學，由Culcer Dimitrie擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：量子計算中第四主族半導體量子點系統的相干調控
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：Culcer Dimitrie
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目將從理論上研究在第四主族半導體量子點中進行量子計算的問題。第四主族材料有核自旋為零的同位素，能夠實現長的電子自旋相干時間，但導帶中多谷結構的存在往往會導致問題複雜化。目前還不存在操縱谷自由度的辦法。我們將深入研究多谷半導體量子點中量子比特的相干調控，確定在擴展Hilbert空間中進行量子比特操縱的條件，並設計一套新穎的基於自旋和谷自由度的普適量子門。具體內容：（1）研究谷耦合的機制，包括超精細相互作用、聲子、界面粗糙度和靜電柵極，以及基於庫侖相互作用或量子電動力學的比特糾纏；（2）谷自由度對兩個比特操縱的影響，探討是否可以利用庫侖相互作用和量子電動力學來耦合不同谷量子態；（3）探討谷內和谷間退相干的問題,並將量子計算的設計擴展到多比特系統。本項目的成功將會進一步加深我們對於重點技術材料的理論理解，從而提供新的途徑去利用它們特有的物理性質。
結題摘要
項目按計畫進行。主要研究目標是通過理論與計算研究和理解多谷半導體量子點體系中量子比特的相干控制。主要研究進展包括：（1）給出在擴展Hilbert空間量子比特的操作標準；（2）設計了一套新的基於自旋和谷自由度的通用量子門；（3）研究谷自由度耦合機制；（4）研究谷自由度對兩個量子比特操作的影響。由於聲子和表面租糙度導致谷自由度退相干的研究正在進行中。此外，該研究擴展到二維石墨烯體系，為量子點和量子計算材料研究提供了基礎。項目研究成果主要以學術論文形式發表。在Phys. Rev. Lett.、Phys. Rev. B、Nanoscale、Appl. Phys. Lett.等雜誌上發表SCI 論文11 篇。在國內外學術會議上做邀請報告9 次。項目執行期間畢業本科生6 名。目前在讀博士研究生1人，碩士研究生2 人。
