基于Landau-Zener-Stuckelberg效应的超快电荷量子比特研究

项目名称： 基于Landau-Zener-Stuckelberg效应的超快电荷量子比特研究

项目编号： No.11304301

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 曹刚

作者单位： 中国科学技术大学

项目金额： 30万元

中文摘要： 半导体栅型量子点被认为未来可能实现量子计算的物理体系之一，通常利用其电子的电荷或自旋自由度来编码,而量子信息最基本的要求之一是量子比特的逻辑门操作时间远小于量子比特的消相干时间，本项目以操控时间更快的电荷量子比特为研究对象，在已有重大研究进展基础上改进GaAs/AlGaAs异质结串联双量子点系统，利用LZS干涉效应对特定噪声不敏感的特性，运用于超快高保真度量子逻辑门操控；通过极其精确地控制、施加超快高频电脉冲序列，实现电荷量子比特相干振荡、完成Phase-Shift门操控、研究Ramsey干涉并提取系统消相干时间T2*、探索对量子比特实施Charge echo以提高系统消相干时间。操控量子点电荷量子比特要求施加超快电脉冲，技术难度大，国际上的实验研究不多，项目以此为对象研究量子比特逻辑门操控、探索延长系统消相干时间等量子信息核心问题，该项目的实施将为量子信息的发展探索新的方向和道路。

中文关键词： 量子点；量子比特；量子计算；电荷回波；LZS效应

英文摘要： One of basic requirements for quantum information processing is the ability to universally control the state of a single qubit on timescales much shorter than the coherence time.The charge or spin degrees of freedom of an electron in quantum dots are particularly attractive for the implementations of qubits.Alternatively，LZS has also gained particular interest of quantum control,because it is less sensitive to certain types of noise and might enable the implementation of a universal gate with high fidelity.This project will improve the structure of GaAs/AlGaAs double quantum dot and fabricate it in our lab.To manipulate the charge qubit and explore the ultrafast hige fidelity universal gate,we will take advantage of the LZS interference by generating the serial pusles on a local electrode to demonstrate the charge qubit oscilations,Phase-Shift gate operation,abstract the T2* from Ramsey fringes and try to implement charge echo on charge qubit.Up to now,only a few of experiments about the charge qubit in semiconductor quantum dot system for the ultrafast pulse requirment.This proposal focus on the quantum gate control and extension the decoherence time which are the core issues of quantum information.This research will pave a new way for the development of the quantum information.

英文关键词： quantum dot；qubit；quantum computation；charge echo；LZS interference