离子阱量子计算规模化的研究进展

离子阱系统是当前实现量子计算最为领先的物理系统之一,已经在数十量子比特的规模下实现了保真度达到容错量子计算阈值的量子态制备、测量、通用量子逻辑门等基本量子操作.未来离子阱量子计算的一个重要研究方向,是在保持量子比特高性能的同时,进一步扩展量子比特的数量,最终达到解决实际问题所需的规模.本文介绍当前离子阱量子计算研究中主流的规模化方案,如离子输运方案和离子-光子量子网络方案等,以及各方案中存在的限制因素,进而探讨如二维离子阵列、双重量子比特等新的规模化方案及其前景.     

量子计算的进展和展望

该文主要介绍了量子计算机研究的历史和现状。强调发展大规模的量子计算和实现强关联多体系统的量子模拟,是当前量子计算研究的主流。文章主体部分主要介绍了量子计算机硬件研究方面的进展,主要聚焦于几个具有qubit可集成性的量子系统:量子点系统、超导约瑟夫森结系统、离子阱系统、腔量子电动力学系统,作为实现量子计算机的最主要的候选系统,上述方向的研究吸引了国际上研究量子计算的最主要的力量。我们调研了在这些系统中,在qubit表征、操控方面最具代表性的进展,以及在实现大规模量子计算道路上的困难,和可能的解决办法。     

GaAs量子阱太阳能电池量子效率的研究

将量子阱结构引入到单结GaAs太阳能电池中能够有效扩展吸收光谱.为了研究量子阱结构在GaAs太阳能电池中的作用机理,本文采用实验和理论的方法研究了InGaAs/GaAsP量子阱结构对电池量子效率的影响.实验结果表明,量子阱结构的窄带隙阱层材料将电池的吸收光谱从890 nm扩展到1000 nm.同时,量子阱结构的引入提高了680—890 nm波长范围内的量子效率,降低了波长在680 nm以下的量子效率.通过计算得到的量子阱结构和GaAs材料的光吸收系数,可以用来解释量子阱结构对太阳能电池量子效率的影响.     

量子计算的进展和展望

该文主要介绍了量子计算机研究的历史和现状.强调发展大规模的量子计算和实现强关联多体系统的量子模拟,是当前量子计算研究的主流.文章主体部分主要介绍了量子计算机硬件研究方面的进展,主要聚焦于几个具有qubit可集成性的量子系统:量子点系统、超导约瑟夫森结系统、离于阱系统、腔量子电动力学系统,作为实现量子计算机的最主要的候选系统,上述方向的研究吸引了国际上研究量子计算的最主要的力量.我们调研了在这些系统中,在qubit表征,操控方面最具代表性的进展,以及在实现大规模量子计算道路上的困难,和可能的解决办法.     

GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构设计与光谱分析

通过理论计算对用于量子阱红外探测器的GaAs/AlxGa1-xAs量子阱能级结构进行模拟设计,将不同生长结构的量子阱材料的光响应谱和光致荧光谱(PL)与计算结果进行比较.说明量子阱生长结构与量子阱能级结构的关系.欲使量子阱红外探测器的响应峰值在8μm附近,则需量子阱结构中阱宽为47nm,垒中Al含量为029.理论计算与测试结果符合得较好. 关键词：     

量子计算与量子模拟

量子计算和量子模拟在过去的几年里发展迅速,今后涉及多量子比特的量子计算和量子模拟将是一个发展的重点.本文回顾了该领域的主要进展,包括量子多体模拟、量子计算、量子计算模拟器、量子计算云平台、量子软件等内容,其中量子多体模拟又涵盖量子多体动力学、时间晶体及多体局域化、量子统计和量子化学等的模拟.这些研究方向的回顾是基于对现阶段量子计算和量子模拟研究特点的考虑,即量子比特数处于中等规模而量子操控精度还不具有大规模逻辑门实现的能力,研究处于基础科研和实用化的过渡阶段,因此综述的内容主要还是希望管窥今后的发展.     

量子阱、超晶格结构的线性电光效应研究进展

本文综合比较了各种用以解释量子阱、超晶格结构线性电光效应(LEO)的理论和模型,如:EFT理论,GBC理论,HBF模型等;并按三种量子阱结构:阱区和势垒层具有一种相同原子的I型量子阱(CA QWs)、阱区和势垒层不具有相同原子的I型量子阱(NCA QWs)以及II型量子阱,给出了具体的量子阱超晶格结构线性电光效应的研究现状;最后总结了目前硅基量子阱、超晶格LEO的一些研究结果,并分析指出了对其作进一步研究的发展方向。     

量子阱、超晶格结构的线性电光效应研究进展

本文综合比较了各种用以解释量子阱、超晶格结构线性电光效应(LEO)的理论和模型,如:EFT理论,GBC理论,HBF模型等;并按三种量子阱结构:阱区和势垒层具有一种相同原子的I型量子阱(CA QWs)、阱区和势垒层不具有相同原子的I型量子阱(NCA QWs)以及II型量子阱,给出了具体的量子阱超晶格结构线性电光效应的研究现状;最后总结了目前硅基量子阱、超晶格LEO的一些研究结果,并分析指出了对其作进一步研究的发展方向。     

利用超导量子电路模拟拓扑量子材料

近年来,探索新的拓扑量子材料、研究拓扑材料的新奇物理性质成为凝聚态物理领域的一个热点.但是,由于合成、测量等手段的限制,人们难以在真实材料中实现和观测很多理论预言的材料及其物理性质,促使量子模拟日益成为研究量子多体系统的一个重要手段.作为全固态器件,超导量子电路是一个在扩展性、集成性、调控性上都具有巨大优势的人工量子系统,是实现量子模拟的重要方案.本文总结了利用超导量子电路对时间-空间反演对称性保护的拓扑半金属、Hopf-link半金属和Maxwell半金属等拓扑材料的量子模拟,显示出超导量子电路在模拟凝聚态物理系统方面具有广阔前景.     

微纳尺度稀土掺杂晶体的量子相干性能及其应用研究进展

稀土离子掺杂晶体具有稳定的固态物性和出色的能级跃迁相干特性,在量子信息应用研究,尤其是发展量子存储设备方面独具潜力.除了宏观的块状稀土离子单晶,微纳尺度稀土离子晶体在高度集成的杂化量子系统和微型化量子设备方面也具有广泛的应用前景,且其制备难度较低,在体积、形状和组分调控上更具灵活性.因此,开发高性能的微纳尺度稀土离子晶体系统,并对其量子态进行精密探测与操控,已成为量子信息领域的重要研究方向之一.本文结合稀土离子晶体的高分辨和相干光谱学表征技术,综述了近年来微纳尺度稀土离子晶体在材料制备加工、量子相干性能测量、物理机理探索以及量子器件开发等方面的研究进展,对其在量子存储、量子频率转换、量子单光子源以及量子逻辑门等方面取得的最新研究进展进行了总结.最后,对微纳尺度稀土晶体材料及其信息器件研究过程中可能的改进方向和策略进行了讨论.     

非对称量子阱中非线性光学吸收系数的计算

非对称量子阱中的非线性光学效应因其潜在的实用价值而引起人们的广泛关注,而量子阱内带间的光学吸收问题对研究远红外光学探测器件具有重要的理论指导意义.以Pschl-Teller势阱为例研究了影响非对称量子阱中的非线性光学吸收系数的因素.考虑到带间的电子弛豫,用量子力学中的密度矩阵算符理论导出了Pschl-Teller势阱中的线性与三阶非线性光学吸收系数的表达式.因该势阱中有两个可调参数,通过调节系统的参数,发现该系统的非线性光学吸收系数呈规律性的变化.以典型的GaAs/AlGaAs非对称量子阱为例作了数值计算,通过调节系统的参数,数值计算结果表明,入射光强以及系统的非对称性对量子阱的非线性光学吸收系数有较大的影响,从而为实验上研究非对称量子阱的非线性光学效应提供了必要的理论依据.     

有机多层量子阱的能量转移

采用多源有机分子气相沉积系统制备了不同类型的有机多量子阱结构，利用电化学循环伏安法和吸收光谱、荧光光谱研究了量子阱的类型、光致发光的特性.电化学循环伏安法和吸收光谱的测量结果表明，PBD/8-羟基喹啉铝(Alq₃)有机量子阱为Ⅰ型量子阱结构，NPB/Alq₃和BCP/Alq₃有机量子阱为Ⅱ型量子阱结构.荧光光谱的研究结果表明，PBD/Alq₃和BCP/Alq₃量子阱结构可以实现PBD，BCP向Alq₃能量完全转移，而NPB/Alq₃量子阱结构，NPB和Alq₃之间只是部分能量转移.文中对影响能量转移的因素进行了讨论. 关键词： 有机量子阱 能量转移     

量子计算的研究进展

量子计算由于其强大的并行计算能力和可以有效的模拟量子行为的能力而日益受到人们的关注。本文介绍了量子计算的基本原理、实现量子计算的基本要求、量子计算的根本困难、可能的解决办法,以及当前的几个有希望实现量子计算的物理系统。最后介绍了我们课题组在分布式量子计算和基于固有耦合的编码量子计算的实验与理论方面的工作。     

量子计算的研究进展

量子计算由于其强大的并行计算能力和可以有效的模拟量子行为的能力而日益受到人们的关注。本文介绍了量子计算的基本原理、实现量子计算的基本要求、量子计算的根本困难、可能的解决办法，以及当前的几个有希望实现量子计算的物理系统。最后介绍了我们课题组在分布式量子计算和基于固有耦合的编码量子计算的实验与理论方面的工作。     

有机量子阱电致发光器件

制备了普通的有机量子阱结构,并对结构进行了表征.在此基础上,制备了量子阱结构的白光电致发光器件.在分析了制作工艺对有机量子阱结构特性可能产生的影响之后,为了减少垒、阱界面互扩散效应的影响,提出了有机掺杂量子阱的概念,即垒与阱的母体是相同材料,只是在生长垒层的过程中同时掺入少量发光剂.由于掺杂剂的浓度梯度只有百分之零点几,因此,界面互扩散的影响很小,实际上我们用这种办法制备的有机量子阱器件的亮度、效率均有明显提高.在研究了阱数对器件特性的影响之后,我们发现一般情况下,两个阱是最好的.进一步研究了阱母体材料对有机量子阱器件特性的影响,结果发现,用NPB作母体比Alq作母体更好,这时器件的效率(cd/A)在45～13V工作电压范围内变化不大.     

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.     

量子限制斯达克效应对三角形量子阱吸光特性的影响

本文通过计算量子力学波动方程以及载流子传输特性,哈密顿量的H能谱图和边界条件等的理论方法来分析量子限制斯达克效应对三角形量子阱体系吸收特性的影响,说明了选择合适的量子阱垒层对于提高三角形量子阱吸光率具有重要的意义。     

量子计算与超冷离子

通过介绍量子计算的基本概念和特点，并对比目前人们使用的计算机的计算方式，对于如何利用囚禁在离子阱中的超冷离子进行量子计算作了简要的叙述．     

具有三角形InGaN/GaN多量子阱的高内量子效率的蓝光LED(英文)

对InGaN量子阱LED的内量子效率进行了优化研究。分别对发光光谱、量子阱中的载流子浓度、能带分布、静电场和内量子效应进行了理论分析。对具有不同量子阱数量的InGaN/GaN LED进行了理论数值比对研究。研究结果表明,对于传统结构的LED而言,2个量子阱的结构相对于5个和7个量子阱具有更好的光学性能。同时还研究了具有三角形量子阱结构的LED,研究结果显示,三角形多量子阱结构具有较高的电致发光强度、更高的内量子效率和更好的发光效率,所有的优点都归因于较高的电子-空穴波函数重叠率和低的Stark效应所产生的较高的载流子输入效率和复合发光效率。     

有机量子阱发光的研究

有机量子阱具有优异的光电性能,在光电子器件中有广泛的应用.论述了如何证明有机量子阱的存在及其国内外研究现状,介绍了有机量子阱在有机电致发光中的应用以及存在的问题,重点是如何利用有机量子阱提高发光性能,并指出了今后的研究方向.