GaAs雙量子點(diǎn)中電子激發(fā)和轉(zhuǎn)移過程的量子最優(yōu)控制.pdf

1、隨著量子力學(xué)理論的發(fā)展和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的提高，科學(xué)家們一直希望借由各種手段控制量子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為，其中激光脈沖是最為有效的手段之一。自20世紀(jì)80年代以來，物理學(xué)家、化學(xué)家們利用飛秒激光脈沖和激光整形技術(shù)克服了分子內(nèi)振動(dòng)遲豫的困難，實(shí)現(xiàn)了許多過程和體系的控制，如化學(xué)鍵選擇性的斷裂和生成、分子取向、分子電流的控制、高次諧波生成等等。量子優(yōu)化控制作為一套成熟的理論框架，為探究系統(tǒng)的能控性和設(shè)計(jì)優(yōu)化脈沖提供了理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。另一方面，社會(huì)科技的發(fā)

2、展對(duì)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力和速度要求越來越高，科學(xué)家們將目光轉(zhuǎn)向了以量子計(jì)算為原理的量子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的關(guān)鍵一步是設(shè)計(jì)量子比特(qubit)。量子點(diǎn)作為“人工原子”，性質(zhì)與原子類似，其形狀、尺寸和束縛的電子數(shù)等性質(zhì)很大的可操控性和調(diào)節(jié)性。量子點(diǎn)在量子信息領(lǐng)域廣受關(guān)注，它在信息處理、光源制備等方面具有重要作用。利用量子點(diǎn)的電子自旋或者電子轉(zhuǎn)移過程實(shí)現(xiàn)量子比特是很有前途的方案之一。
　　本論文采用量子最優(yōu)控制理論，借由諧振子拋物線模型描

3、述GaAs異質(zhì)結(jié)構(gòu)GaAs半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)的限制勢，計(jì)算了一維、二維雙量子點(diǎn)模型的基態(tài)和激發(fā)態(tài)能級(jí)結(jié)構(gòu)，使用優(yōu)化激光脈沖和迭代法模擬了雙量子點(diǎn)中電子由基態(tài)躍遷至第一和第二激發(fā)態(tài)、電子由一側(cè)量子點(diǎn)轉(zhuǎn)移至另外一側(cè)的過程。經(jīng)過計(jì)算，我們?cè)?0～100次循環(huán)之后得到的激光脈沖可以使控制目標(biāo)產(chǎn)率達(dá)到98％左右。通過分析脈沖和控制過程中的動(dòng)力學(xué)行為，我們分析了不同脈沖參數(shù)控制效果的差異，研究了采用優(yōu)化激光脈沖時(shí)體系的電子密度變化情況。采用優(yōu)化激光脈沖