量子环中量子比特的声子效应

在量子环中电子与体纵光学声子强耦合的情况下,通过求解能量本征方程,得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及其波函数,进而以电子-声子系的基态与第一激发态构造了一个量子比特.数值计算结果表明量子比特内电子的空间概率密度分布随时间和空间角坐标作周期性振荡,且振荡周期随耦合强度的增大而减小,说明声子将导致量子比特相干性降低;还表明振荡周期随量子环内径（或外径）的增大而增大,因此适当改变量子环的尺度,可以提高量子比特的相干性. 关键词： 量子环 量子信息 量子比特     

计及厚度下量子点量子比特的电磁场依赖性

在电子-体纵光学(Longitudinal optical,LO)声子强耦合条件下,采用LLP-Pekar型变分法推导出计及厚度下量子点中极化子的基态和第一激发态能量本征值和本征函数以及平均声子数的电磁场依赖性。在此基础上,以极化子的二能级结构为载体构造了量子点量子比特。数值计算结果表明:量子比特的振荡周期T_0随量子点厚度L的增加而增大,随磁场的回旋频率ωc、电场强度F和电声子耦合强度α的增加而减小。量子比特的概率密度︱Ψ(ρ,z,t)~2︱随电子横向坐标ρ的变化呈现"正态分布"并受到量子盘厚度L和有效半径R_0的强烈影响,随电子纵向坐标z、角坐标φ和时间t作周期性振荡变化。消相干时间τ随磁场的回旋频率ω_c、色散系数η和电子-声子耦合常数α的增加而增大,随电场强度F、量子点厚度L和有效半径R_0的增加而减小。量子点的厚度是量子点量子比特的一个重要参数,理论上可以通过设计不同的量子盘厚度并结合调节外加电磁场的强度,达到调控量子比特振荡周期、消相干时间大小的目的。     

抛物量子点中强耦合双极化子的有效势

基于Lee-Low-Pines-Huybrechts变分方法研究了抛物量子点中强耦合双极化子的基态性质,并推导出了量子点中强耦合双极化子有效势Veff随电子-声子耦合强度α、两电子相对距离r和量子点半径R0的变化规律。结果表明,有效势Veff由库仑势Vcoul、量子点的限定势Vconf和诱生势Ve-LO三部分组成;其中诱生势Ve-LO总是小于零,其绝对值Ve-LO随电子-声子耦合强度α的增加而增大,随电子间相对距离r和量子点半径R0的减小而增大。双极化子有效势的绝对值Veff随电子-声子耦合强度α的增加而增大,随电子间相对距离r的减小而增大。耦合强度α和电子间相对距离r是影响有效势Veff的主要因素,而量子点半径R0和介电常数比η对有效势Veff的影响较小。     

无限深量子阱量子比特及其声子效应

采用Peaker变分法,研究无限深量子阱中量子比特及其声子效应。量子阱中这样的二能级体系可作为一个量子比特。当阱中电子处于基态和第一激发态的叠加态时,电子的概率密度在空间作周期性震荡,得出了振荡周期随耦合强度的增加而减小,随振动频率的增加而增大。     

有限深势阱下抛物量子线量子比特及其声子效应

采用Peaker变分法,研究了在有限深势阱下抛物量子线量子比特及其声子效应。量子线中这样的二能级体系可作为一个量子比特。当量子线中电子处于基态和第一激发态的叠加态时,电子的概率密度|ψ01(t,x,y,0)|2随着势阱宽度的增加而减小;电子的振荡周期T0随耦合强度α的增大而减小;振荡周期T0随受限长度l0的增加而增加。     

抛物线性限制势量子点量子比特及其光学声子效应

在抛物量子点中电子与体纵光学声子强耦合的条件下,应用Peaker变分方法得出了电子的基态和第一激发态的本征能量及基态和第一激发态本征波函数.量子点中这样的二能级体系可作为一个量子比特.当电子处于基态和第一激发态的叠加态时,计算出电子在空间的概率分布作周期性振荡.并且得出了振荡周期随受限长度及耦合强度的变化关系. 关键词： 量子点 量子信息 量子比特     

无限深量子阱量子比特及其声子效应

采用Peaker变分法,研究具有束缚势的无限深量子阱中量子比特及其声子效应。量子阱中这样的二能级体系可作为一个量子比特。当阱中电子处于基态和第一激发态的叠加态时,电子的概率密度在空间作周期性震荡,得出了振荡周期随耦合强度的增加而减小,随振动频率的增加而增大。     

球型量子点量子比特的声子退相干效应

采用求解能量本征方程、幺正变换及变分相结合的方法,研究声子效应对球型量子点中电子-声子系（极化子）能量、量子比特性质的影响。数值计算表明,能量随量子点尺寸的增大而减小,说明量子点具有明显的量子尺寸效应;当考虑声子效应时,能量、量子比特的振荡周期均减小,说明声子效应使得量子比特的相干性减弱;且量子比特内各空间点的概率密度均随时间做周期性振荡,不同空间点的概率密度随径向坐标和角坐标的变化而变化。     

球型量子点量子比特的声子退相干效应

采用求解能量本征方程、幺正变换及变分相结合的方法,研究声子效应对球型量子点中电子-声子系（极化子）能量、量子比特性质的影响。数值计算表明,能量随量子点尺寸的增大而减小,说明量子点具有明显的量子尺寸效应;当考虑声子效应时,能量、量子比特的振荡周期均减小,说明声子效应使得量子比特的相干性减弱;且量子比特内各空间点的概率密度均随时间做周期性振荡,不同空间点的概率密度随径向坐标和角坐标的变化而变化。     

库仑势对抛物量子点量子比特消相干的影响

采用Pekar类型的变分方法,在电子与体纵光学声子强耦合的条件下,计算得出了抛物量子点中电子的基态能量和第一激发态能量及其相应的本征波函数.量子点中这样的二能级体系可以作为一个量子比特.由于声子的自发辐射,造成量子比特的消相干,讨论了消相干时间与库仑结合参数,耦合强度,受限长度,色散系数的变化关系. 关键词： 量子点 量子比特 量子信息 消相干     

氢化杂质和厚度效应对高斯势量子点中二能级体系量子跃迁的影响

在计及氢化杂质和厚度效应下,分别选取抛物线型限定势阱和高斯函数型限定势阱描写盘型量子点中电子的横向限定势和纵向限定势,采用Lee-Low-Pines-Pekar变分法推导出量子点中电子的基态和第一激发态能量本征值和本征函数,以此为基础,构造了一个二能级结构,并基于二能级体系理论,讨论了电子在磁场作用下的量子跃迁.结果表明,高斯函数型限定势比抛物线型限定势更能精准反映量子点中真实的限定势;量子点的厚度对电子的跃迁概率的影响不凡;电声耦合强度、介电常数比、磁场的回旋频率、高斯函数型限定势阱的阱深和阱宽等对电子基态与第一激发态声子平均数、能量以及量子跃迁的影响显著.     

Properties of strong-coupling magneto-bipolaron qubit in quantum dot under magnetic field

Based on the variational method of Pekar type, we study the energies and the wave-functions of the ground and the first-excited states of magneto-bipolaron, which is strongly coupled to the LO phonon in a parabolic potential quantum dot under an applied magnetic field, thus built up a quantum dot magneto-bipolaron qubit. The results show that the oscillation period of the probability density of the two electrons in the qubit decreases with increasing electron–phonon coupling strength α, resonant frequency of the magnetic field ω_c, confinement strength of the quantum dot ω_0, and dielectric constant ratio of the medium η; the probability density of the two electrons in the qubit oscillates periodically with increasing time t, angular coordinate φ_2, and dielectric constant ratio of the medium η; the probability of electron appearing near the center of the quantum dot is larger, and the probability of electron appearing away from the center of the quantum dot is much smaller.     

Bipolaron in a quasi-0D quantum dot

Bipolaron states in a quasi-0D quantum dot with a spherical parabolic confinement potential are investigated by applying the Feynman variational principle. The bipolaron coupling energy and self-action potential energy are found to increase with an increase in the Fröhlich electron–phonon-coupling constant. There is also a non-monotonic dependence of the bipolaron coupling energy on the quantum dot radius. With decreasing structure radius the bipolaron coupling energy increases. However, from a critical radius it starts decreasing as the radius decreases, due to the dominance of the coulomb-to-phonon mediated interaction. When electrons in the bipolaron are forcefully neighboured, the polarization of the structure is intensified and consequently there is Coulomb repulsion. The possibility of bipolaron formation depends on the strength of the direct Coulomb repulsion which, in turn, depends on the quantum dot radius. The main contribution to the bipolaron coupling energy comes from the self-action potential. This self-action potential energy influences the energy state of the bipolaron considerably. The ratio of optical-to-static dielectric constants significantly affects the bipolaron coupling energy.     

抛物量子点中弱耦合磁极化子的振动频率和相互作用能

采用改进的线性组合算符和幺正变换方法研究磁场中抛物量子点弱耦合磁极化子的性质,导出抛物量子点中磁极化子的振动频率和相互作用能与磁场、受限强度和电子声子耦合强度的关系.对GaAs晶体进行数值计算,结果表明,量子点受限强度越大,量子点弱耦合磁极化子的振动频率和相互作用能越大.     

库仑场对抛物量子点中强耦合极化子性质的影响

采用线性组合算符和幺正变换方法研究了在库仑场束缚下抛物量子点中强耦合束缚极化子的振动频率和基态能量。并对其进行了数值计算,结果表明:强耦合束缚极化子的振动频率和基态能量随量子点的有效受限长度的增加而减小,随电子-LO声子耦合强度的增加而增加,束缚极化子的基态能量随库仑势的增加而减小。     

柱形量子点中弱耦合磁极化子的性质

应用线性组合算符方法和幺正变换方法,研究在抛物势作用下的柱形量子点中磁极化子的性质。对ZnS量子点的数值计算表明,量子点中磁极化子的基态能量随特征频率、回旋共振频率的增大而增加,这是由于特征频率增加时振动能量、回旋共振频率增加时外磁场中的附加能量增加所致。当特征频率(或回旋共振频率)增加到某一值时,磁极化子能量由负变为正。基态能量随柱高的减小而增加,且柱高越小,增加越快;当柱高减小到某一值时,磁极化子能量也由负变为正。总之,柱形量子点中的磁极化子,其基态能量与量子点的尺度、外磁场、特征频率等有关。     

Large Bipolarons in Two and Three Dimensions

The large bipolaron in two and three dimensions is investigated by combining the reasonable asymptotic relative wavefunctions and the Lee-Low-Pines-Huybrechts (LLP-H) variational method. The values of the critical coupling constant α_C above which bipolarons may exist and the critical ratio of dielectric constants η_c below which bipolarons may exist are evaluated, which are very close to the recent results obtained within totally different variational approaches. It is also found that low-dimensional materials are more favorable for the formation of bipolarons.     

电场中非对称高斯势量子点内极化子量子跃迁的厚度效应

计及量子点厚度下,分别选取抛物势和高斯势描写盘型量子点中电子的横向束缚势和纵向束缚势,采用Pekar类型变分法推导出量子点中极化子的基态和第一激发态能量本征值和本征函数,以此为基础,构造了一个二能级结构,并基于二能级体系理论,讨论了极化子在外电场作用下的量子跃迁问题。结果表明,高斯束缚势比抛物束缚势更能精准反映量子点中真实的束缚势;量子点的厚度对极化子的跃迁几率Q所带来的影响有趣且有实际意义,不可忽略;电声耦合强度α、电场强度F、非对称高斯势的势垒高度V₀和束缚范围L等对极化子的基态与第一激发态能量以及量子跃迁的影响显著;本文的结果有助于探讨利用这些物理量来调控量子点的输运特性和光学性质的途径和方法。     

A slow wave free-electron laser

A simple calculation of a free-electron laser in the Compton regime that uses a dielectric-lined waveguide is presented. The introduction of a dielectric lining in a free-electron laser considerably reduces the requirements on beam voltage for generating a given frequency ω₁=k₀c/(1 - v_b η/c), where k₀ is the wiggler wave period η is the effective index of refraction (1<η<√ϵ) and ϵ is the permittivity. The system supports electromagnetic waves whose Poynting flux is largely concentrated in the dielectric; hence the electron beam is required to propagate close to the dielectric lining. The mode structure and dispersion behavior of the guiding system without the beam are discussed. a thin annular beam is introduced, and a perturbation theory is used to obtain the frequency and growth rate of radiation     

研究堆慢正电子源构建中的关键机理问题

研究堆慢正电子源是获得高强度慢正电子束流的有效方式,国际上己建成多座装置并获得广泛应用.与常规同位素慢正电子源相比,研究堆慢正电子源的物理过程复杂,影响末端束流强度的因素众多,对其进行深入研究与合理建模是未来在中国绵阳研究堆(CMRR)上构建慢正电子源的基础.本文厘清了研究堆慢正电子产生的关键过程与物理机理,建立了预测末端正电子束流强度的理论模型,找到了影响其末端强度的主要物理量:快正电子体产生率、慢化体有效表面积、慢化体扩散距离、慢正电子从表面被提取到靶环末端的效率、及束流系统提取效率.用多种实验结果对模型进行校验,包括多个同位素慢正电子源的效率测量值,以及PULSTAR研究堆慢正电子源测量结果,充分验证了模型正确性.根据模型对各物理量的影响因素进行了分析,找到了需着重关注的影响因素,对未来源/靶结构的设计给出建议.