《ZnO量子點自旋動力學及超快相干調控》是依託華東師範大學，由馮東海擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：ZnO量子點自旋動力學及超快相干調控
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馮東海
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
半導體量子點的電子自旋有望用於量子信息處理的固態實現。量子信息處理需要自旋的退相干時間遠遠大於自旋量子比特的操作時間。這意味著：一方面需要獲得儘可能長的退相干時間；另一方面在有限的退相干時間內，實現儘可能短的自旋量子比特的操作時間- - 即實現電子自旋相干態的超快旋轉，以期獲得儘可能多的量子運算元。.我們的工作將立足於以ZnO量子點為主的寬頻隙半導體體系，一方面研究其自旋退相干動力學，測量其退相干時間，分析其中涉及的物理過程以及受外部環境如溫度、磁場、雷射場偏振狀態以及強度等的依賴關係；另一方面利用脈衝整形技術，開拓研究飛秒雷射的頻域、相位、強度及偏振等多參數的高精度光場操控手段，研究飛秒脈衝與自旋量子體系的相互作用，從而實現量子點電子自旋的超快相干旋轉控制，並弄清相關的物理機制。
結題摘要
半導體量子點的電子自旋有望用於量子信息處理的固態實現。量子信息處理要求自旋具有長退相干時間並能實現快速的量子操作。而實際器件化還需要在室溫條件下滿足這些要求。本項目重點研究了室溫下若干II-VI 族半導體量子點的電子自旋動力學以及超快控制。在項目執行過程中，自主建立了電子自旋態光學泵浦、探測及控制的實驗系統；基於ZnO、CdS等各種半導體量子點或納米結構材料，利用時間分辨的Faraday旋轉光譜技術研究了不同雷射波長及偏振狀態、不同磁場強度下電子自旋退相干動力學，發現其中CdS量子點在室溫條件下自旋退相干時間可長達3ns以上。根據自旋退相干時間隨磁場依賴關係，可推測低磁場下自旋退相干主要因素為電子自旋-核自旋超精細耦合相互作用，而在較高磁場下，則由量子點非均勻展寬決定。在傳統的泵浦-探測實驗裝置基礎上，在泵浦光與樣品作用之前引入一線偏振預泵浦雷射脈衝，將顯著地增強電子自旋相干信號。在泵浦光產生電子自旋極化後，引入一線偏振或圓偏振的控制光脈衝，將有效地減小泵浦光產生的自旋幅度，實現了室溫下亞皮秒量級自旋幅度的快速控制。該課題研究成果對於發展室溫下可操作的自旋量子器件具有重要的參考意義。
