石英中點缺陷量子比特的電子順磁共振研究.pdf

1、相比于經(jīng)典計算機，量子計算機能夠完成一些其不能有效解決的問題，因此引起了廣泛的興趣與研究。雖然關于量子計算機的理論已經(jīng)逐步成熟，但是其物理實現(xiàn)還僅僅限于幾個量子比特的初級階段。固態(tài)自旋量子計算由于其良好的可集成性、完善的加工工藝，被普遍認為是很有希望的量子計算構架之一。而對于固態(tài)自旋量子計算，尋找合適的自旋量子比特是非常重要的任務。石英晶體具有成熟的工業(yè)合成工藝、小的自旋-軌道耦合作用、干凈的非磁性核環(huán)境。這些優(yōu)良的性質使得石英晶體中的

2、點缺陷有可能成為有潛力的量子比特。特別是E'2點缺陷，它具有電子-核耦合的結構、合適的超精細相互作用、非常窄的線寬以及良好的生成方式。但衡量量子比特的另一個性質退相干時間還沒有得到充分研究，并且關于它的核結構我們了解得也不夠詳細。因此為了準確衡量E'2點缺陷作為量子比特的潛力，我們需要對其進行深入的研究。
　　 本文主要通過連續(xù)波和脈沖電子順磁共振的實驗手段，確定了E'2點缺陷的自旋哈密頓量，研究了E'2點缺陷的自旋-晶格弛豫時

3、間T1和自旋-自旋弛豫時間T2隨溫度的依賴關系，分析了相應的內(nèi)在弛豫機制，并通過電子-核雙共振的技術確定了E'2點缺陷的核自旋結構。我們還分析了其在固態(tài)自旋量子計算中的應用，并在實驗上實現(xiàn)了電子與核的旋轉操作。
　　 本文的主要創(chuàng)新點包括：首次提出了E'2點缺陷作為有潛力的量子比特的可能性，首次使用脈沖電子順磁共振的手段研究了E'2點缺陷的退相干性質，首次直接證明了E'2點缺陷中氫核的存在。我們的實驗結果表明了E'2點缺陷具有電