《Ge/Si納米線量子點中量子信息基本過程的理論研究》是依託中國科學技術大學，由塗濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Ge/Si納米線量子點中量子信息基本過程的理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：塗濤
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
半導體量子點中的自旋量子比特被普遍認為是未來實現量子計算最有希望的載體之一，目前人們已經發現造成傳統半導體量子點中退相干的主要因素是周圍環境的核自旋，因此選擇沒有核自旋的新型材料成為有效延長量子點量子相干時間的關鍵途徑。本項目選擇國際上剛剛興起的Ge/Si納米線量子點系統，在沒有核自旋影響的獨特優勢條件下對其中的量子信息基本過程開展系統的理論研究，同時針對該體系載流子是空穴，自旋-軌道耦合較強等一些新特點，提出在這種嶄新的量子點系統中實現自旋量子比特的製備，單雙比特的邏輯門操作，比特的測量，退相干以及各種糾纏態的高保真度製備等理論方案，為這方面即將開始的實驗研究提供全面和堅實的理論基礎。
結題摘要
半導體量子點是比較有希望的量子比特的載體之一。我們針對國際上剛剛興起的Ge/Si納米線量子點體系，開展了量子信息基本物理過程的系統和深入研究。首先，我們建立了系統化的半導體量子點設計方案和模擬軟體。第二，我們研究了半導體量子點中的量子輸運性質，獲得了庫侖阻塞效應及其峰高、峰寬和峰間距等關鍵參數與體系基本屬性的關係。第三，我們研究了半導體量子點的電荷狀態圖，獲得了利用全電學手段調控單電子狀態的規律和方法。第四，我們研究了Ge/Si納米線量子點上的弱反局域化效應，發現其自旋—軌道耦合強度較大而且可以隨著外加門電壓調節，為單電子自旋操控提出一種新的機制和方法。第五，我們提出了半導體量子點上單電子相位操控的新方法，可以在複雜的固態環境中實現高保真度的普適量子邏輯門操作。第六，我們研究了Ge/Si納米線量子點+超導電極的複合量子結構，發現其Andreev反射的相干過程會被外加磁場破壞，同時量子點與超導電極之間的耦合強度隨著外加門電壓調節，為開發固態電子糾纏源等新型量子器件奠定了有力基礎。上述一系列的研究成果解決了這一前沿領域中的基本理論問題，並取得若干重要進展和開闢了一些新的研究方向，為本領域的研究奠定了堅實的基礎。
