諧振腔與量子點(diǎn)耦合體系的研究.pdf

1、門控量子點(diǎn)是各種可能的量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)中一個(gè)兼容性比較好的方案。諧振腔可提供一個(gè)單頻的光子諧振環(huán)境，用作將兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的量子比特耦合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算系統(tǒng)中量子比特?cái)?shù)目的擴(kuò)展。本文從這兩點(diǎn)出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)和諧振腔耦合為目標(biāo)，逐步研究了諧振腔的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)和測(cè)量方法，諧振腔與二維電子氣的耦合，諧振腔與量子點(diǎn)的相互作用等問題。本文主要包括以下內(nèi)容:
　　1.研究背景和基本概念。介紹了量子計(jì)算的基本知識(shí)。重點(diǎn)討論了門控量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)的基本理論框

2、架和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，以及量子點(diǎn)中電荷量子比特編碼。
　　2.微納加工工藝。介紹半導(dǎo)體量子點(diǎn)的加工工藝流程，低溫平臺(tái)的改建和基本的量子點(diǎn)測(cè)量方法。
　　3.諧振腔基本知識(shí)。介紹了集總諧振電路和分布式諧振電路的理論以及量子化描述。仔細(xì)討論了透射式諧振腔、反射式諧振腔和3D諧振腔等3種微波諧振腔的設(shè)計(jì)，加工和測(cè)量表征的方法。
　　4.反射式諧振腔及其調(diào)諧。詳細(xì)介紹了一個(gè)實(shí)際的反射式微波諧振腔，包括具體的樣品結(jié)構(gòu)和測(cè)量方法。研究了利

3、用二維電子氣調(diào)諧諧振腔的設(shè)計(jì)，可大范圍地調(diào)節(jié)諧振腔的品質(zhì)因子。
　　5.諧振腔測(cè)量量子點(diǎn)復(fù)導(dǎo)納。詳細(xì)介紹了使用反射式微波諧振腔來(lái)測(cè)量孤立量子點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)方法。通過諧振腔的反射頻譜的振幅和相位的移動(dòng)，可以測(cè)量出孤立量子點(diǎn)的電阻電容并估計(jì)出隧穿率。
　　6.腔量子電動(dòng)力學(xué)。介紹了基本概念，量子點(diǎn)與諧振腔耦合的理論分析，并結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)討論了樣品參數(shù)的提取過程。
　　本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有:
　　1.設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種半波長(zhǎng)反射

4、式微波諧振腔，這種結(jié)構(gòu)具有易于加工，便于耦合多個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)了一種使用二維電子氣調(diào)諧諧振腔的方法，可通過調(diào)整門電極電壓大范圍地控制諧振腔的品質(zhì)因子。
　　2.利用高品質(zhì)因子諧振腔實(shí)現(xiàn)了對(duì)近似孤立量子點(diǎn)的復(fù)導(dǎo)納的測(cè)量，提供了一種靈敏探測(cè)孤立量子點(diǎn)的新方法。通過諧振腔反射譜振幅和相位變化的蜂窩狀相圖確定了雙量子點(diǎn)的存在，并可從變化大小計(jì)算出量子點(diǎn)的隧穿率。
　　3.模擬實(shí)現(xiàn)了3D諧振腔結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)地討論了在3D諧振腔中添