雙量子點(diǎn)中電子態(tài)的操控與測(cè)量.pdf

1、本論文針對(duì)半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)中電子態(tài)的測(cè)量與操控展開(kāi)了實(shí)驗(yàn)研究。主要側(cè)重于兩個(gè)方面:測(cè)量方面，發(fā)展了一套射頻反射式測(cè)量技術(shù)，這套技術(shù)在測(cè)量帶寬與靈敏度方面是傳統(tǒng)測(cè)量方式所不能達(dá)到的;操控方面，研究了半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中的Landau-Zener躍遷過(guò)程，并用這一可控的Landau-Zener躍遷過(guò)程模擬了非平衡相變中的Kibble-Zurek機(jī)制。
　　 本文的主要內(nèi)容有:
　　 1.簡(jiǎn)要介紹本論文所涉及的物理

2、概念和現(xiàn)象。
　　 2.簡(jiǎn)要介紹了后續(xù)實(shí)驗(yàn)中樣品的加工與制備過(guò)程的一般工藝流程，及對(duì)流程中的每一步驟中所使用儀器的原理，及使用方法，使用技巧等。我們介紹了如何從一塊晶圓出發(fā)，到最終制備成可以放入低溫系統(tǒng)用于測(cè)量的樣品的整個(gè)過(guò)程。
　　 3.從實(shí)驗(yàn)的角度對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行了探討。從極低溫平臺(tái)出發(fā)，介紹了樣品基本性質(zhì)的測(cè)量方法。進(jìn)一步的，介紹了后續(xù)實(shí)驗(yàn)中所用到的測(cè)量手段。
　　 4.對(duì)射頻反射式測(cè)量進(jìn)行了研究。這種測(cè)量方

3、式與前一章中介紹的傳統(tǒng)測(cè)量方式不同，有著帶寬和靈敏度上的優(yōu)勢(shì)。從射頻反射式測(cè)量電路出發(fā)，研究了這種測(cè)量方法的原理，并比較了其與傳統(tǒng)測(cè)量方法獲得數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)性。并在砷化鎵量子點(diǎn)和石墨烯量子點(diǎn)中，分別進(jìn)行了射頻反射式測(cè)量的研究，并且籍由這一測(cè)量方式的高帶寬，發(fā)展出了一套快速測(cè)量方法，使得測(cè)量速度比之傳統(tǒng)測(cè)量方法有了數(shù)量級(jí)上的提升。
　　 5.介紹了半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中的Landau-Zener躍遷。由二能級(jí)體系出發(fā)，研究

4、了Landau-Zener躍遷的基本物理，與多通道躍遷形成的Landau-Zener-Stückelberg干涉現(xiàn)象。在半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中，研究了Landau-Zener躍遷過(guò)程，并研究了多通道躍遷所帶來(lái)的相位累積，并藉由可控的脈沖，實(shí)現(xiàn)電荷量子比特的Bloch球面上任意角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，即電荷量子比特完全的普適操作。
　　 6.利用半導(dǎo)體電荷量子比特，對(duì)Kibble-Zurek機(jī)制進(jìn)行了量子模擬。由平衡態(tài)相變出發(fā)，介

5、紹了非平衡相變的過(guò)程，并介紹了Kibble-Zurek機(jī)制。 Kibble-Zurek機(jī)制描述了非平衡相變中拓?fù)淙毕莸漠a(chǎn)生。而Landau-Zener躍遷，可以對(duì)Kibble-Zurek機(jī)制的核心物理進(jìn)行一個(gè)最簡(jiǎn)單的量子模擬。利用半導(dǎo)體電荷量子比特的可控的Landau-Zener躍遷過(guò)程，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)Kibble-Zurek機(jī)制的模擬，重現(xiàn)了Kibble-Zurek機(jī)制中拓?fù)淙毕莸漠a(chǎn)生與淬火速率的關(guān)系。
　　 7.對(duì)以上

6、實(shí)驗(yàn)工作進(jìn)行了總結(jié)，在強(qiáng)調(diào)本論文的工作意義同時(shí)，提出了尚待改進(jìn)之處，并對(duì)未來(lái)的研究進(jìn)行了建議。
　　 本論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為:
　　 1.研究了射頻反射式測(cè)量這一不同于傳統(tǒng)測(cè)量方式的方法。并且籍由這一測(cè)量方式的高帶寬，發(fā)展出了一套快速測(cè)量方法，使得測(cè)量速度比之傳統(tǒng)測(cè)量方法有了數(shù)量級(jí)上的提升。
　　 2.利用半導(dǎo)體雙量子點(diǎn)形成的電荷量子比特中受控的Landau-Zener躍遷，實(shí)現(xiàn)電荷量子比特的Bloch球面上任意角