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本论文研究了自组装生长以及电极定义的半导体量子点中的单量子比特,重点放在电声子相互作用对量子比特动力学过程的影响上。
首先,研究了自组装生长的单量子点中的激子量子比特。在借用了处理自旋-玻色子模型的在正则变换后微扰处理方法后,得到了同时考虑了量子点和外界光场以及晶格振动间的耦合的动力学的解析解。给出在低温下起主动作用的纵声学声子引起的形变势耦合的谱密度后,详细研究了各种参数条件下退相干的变化行为。对于真实材料砷化镓,计算得到了4 ns 的退相干时间。
然后,研究了在GaAs/AlGaAs 异质结材料中用电极定义的双量子点中的电荷量子比特的动力学过程。和主方程方法的结果比较显示所采用的方法具有更广的适用范围。
接着,从微观上推导了压电耦合和形变势耦合的谱密度并且分析了它们的贡献。在真实的实验参数下我们计算得到的退相干时间比实验测量值大一个数量级,说明在现在的实验条件下,电声子相互作用并不是退相干的主要机制。
最后,研究了光激发的非对称双量子点中单电子行为。在考虑和声子耦合后,得到了布局数量子振荡的解,Rabi 频率和双量子点之间的隧穿被重新修正,原来理想的Rabi 振荡变成了类似拍的形状。