脈沖電子順磁共振譜儀研制及應用.pdf

1、量子計算具備經典計算所無法比擬的優(yōu)勢和前景。其中基于自旋的固態(tài)量子計算由于使用固態(tài)體系中電子自旋（核自旋）作為量子比特，從而有相干時間長，邏輯門操作速度快，單量子比特讀出等優(yōu)勢[1]，因此成為研究的熱點。
　　 我們使用商用X波段脈沖電子順磁共振譜儀開展相關研究，取得的成果為:
　　 1.國際上首次利用最優(yōu)動力學解耦技術提高固態(tài)體系中電子自旋的相干時間，將伽瑪射線輻照的丙二酸單晶中的電子自旋退相干時間從0.04μs 提高

2、到了30μs，同時研究和比較兩種動力學解耦脈沖序列的性能，并且討論該固態(tài)體系中相關的退相干機制，該工作發(fā)表在《Nature》雜志上[2]。
　　 2.我們還首次將動力學解耦技術成功應用到保護兩體糾纏，在摻雜磷原子的單晶硅樣品中，將贗糾纏壽命從0.4μs 提高到了30μs，工作發(fā)表在《Physical Review Letters》[3]。
　　 然而，隨著研究的深入，我們深感商用譜儀的局限性。我們發(fā)現商用譜儀所能提供的對

3、電子自旋和核自旋調控能力有限，已經不能滿足前沿領域發(fā)展的要求。因此，我們自主研制脈沖式電子順磁譜儀來開展科研工作，并取得以下成果：
　　 1.完成我國首個具有自主知識產權的X波段脈沖式電子順磁共振譜儀的研制。該譜儀不僅具備八個獨立微波脈沖通道（商用譜儀為六個），而且還提供快速調制幅度和相位的脈沖輸出（商用譜儀所不具備的功能），提升了對電子自旋的操控能力，同時某些重要性能指標上已經超越了商用譜儀。
　　 2.完成自主研制S

4、波段光探測磁共振譜儀，實現了對單電子自旋態(tài)的制備，操控以及讀出，并使用該平臺開展基于金剛石中氮缺陷(金剛石色心)的量子計算實驗研究。國際上首次完成室溫下在金剛石色心體系中實現量子算法的演示，探索并展示了該物理體系進行量子計算的潛力，該工作發(fā)表在《Physical Review Letters》[4]。
　　 3.我們將動力學解耦技術應用到量子測量中，實驗觀測到了量子測量的性能得到了提高。我們將金剛石色心體系中單電子自旋設計成為一