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半导体量子点是最有希望实现量子计算机的固态载体之一,电子自旋是其中最具潜力的量子比特,也是目前量子信息领域最热门的方向之一。纳米振子是新兴的量子器件,纳米振子的特殊量子性质以及纳米振子与其他量子体系耦合的灵活性,将会给量子计算领域开辟新的研究领域。本文主要运用带电纳米振子和电子自旋体系的相互作用,形成有效的电子自旋相互作用,并用特殊的自旋相互作用制作了GHZ态,并讨论了体系的消相干特性对实现量子计算门操作保真度的影响及实现量子计算的可能性。
主要内容包括:
1.介绍了研究的背景和动机,半导体量子点和量子比特的基础知识。
2.介绍了新兴的量子器件纳米振子,介绍了纳米振子的量子特性.介绍了冷却纳米振子的大量方案,以及冷却纳米振子形成的压缩态,还介绍了接近标准量子极限对纳米振子振动和压缩态的测量
3.我们利用带电纳米振子和电子自旋的相互作用,构建了一个纳米振子列和多个自旋的相互作用的体系,并通过纳米振子之间的电容相互作用实现了有效的电子自旋自旋相互作用,然后我们利用特殊的自旋自旋相互作用(自旋集体模式)能够制作GHZ态,而GHZ态能够实现普适的量子门操作而实现量子计算,最后我们对整个体系的消相干性进行了计算,计算了消相干对门操作保真度的影响。