声子和杂质对三角束缚势量子点量子比特性质的影响

本文以含有类氢杂质的三角束缚势量子点为基础,应用Peker变分方法,电子与体纵光学声子强耦合的条件下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的波函数,量子点中这样的二能级体系可作为一个量子比特。讨论了能量与库仑结合参数,耦合强度,受限长度以及极角的变化关系.     

声子和杂质对三角束缚势量子点量子比特性质的影响

本文以含有类氢杂质的三角束缚势量子点为基础,应用Pekar变分方法,电子与体纵光学声子强耦合的条件下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的波函数,量子点中这样的二能级体系可作为一个量子比特.讨论了能量与库仑结合参数,耦合强度,受限长度以及极角的变化关系.     

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.     

色散效应对光学参量放大器量子起伏特性的影响

解析求解了包含色散、损耗和抽运吃空的含时的Fokker-Planck方程,通过数值计算首先获得了色散时简并参量放大(DOPA)系统的光压缩特性.研究结果表明：色散效应是由非线性极化率从χ″增大到χ″/{1+σ²/}/+2而引起的.随着色散效应的逐渐增大,压缩曲线的形状基本相同,且整体向左收缩,最大压缩趋近于线性理论的结果1/(1+μ).还获得了色散时非简并参量放大(NOPA)系统的光纠缠特性.研究发现：当σ给定,随着抽运参数μ的增大,相应的相位变化也增大,非线性极化率的极性发生多次变化,极性为正阶段的增益大部分被极性为负阶段的衰减所抵消,净增益不大,压缩也不大,最小均方差V₁的值逐渐减小,且整体向右移动,接近于线性理论的结果1/(1+μ). 关键词： 色散 量子起伏 光学参量放大器     

色散效应对光学参量放大器量子起伏特性的影响

解析求解了包含色散、损耗和抽运吃空的含时的Fokker-Planck方程,通过数值计算首先获得了色散时简并参量放大(DOPA)系统的光压缩特性.研究结果表明：色散效应是由非线性极化率从χ″增大到χ″/{1+σ²/}/+2而引起的.随着色散效应的逐渐增大,压缩曲线的形状基本相同,且整体向左收缩,最大压缩趋近于线性理论的结果1/(1+μ).还获得了色散时非简并参量放大(NOPA)系统的光纠缠特性.研究发现：当σ给定,随着抽运参数μ的增大,相应的相位变化也增大,非线性极化率的极性发生多次变化,极性为正阶段的增益大部分被极性为负阶段的衰减所抵消,净增益不大,压缩也不大,最小均方差V₁的值逐渐减小,且整体向右移动,接近于线性理论的结果1/(1+μ).     

各向异性抛物势对非对称半指数量子阱中杂质极化子基态能量的影响

当非对称半指数量子阱中在阱的生长方向存在非对称半指数受限势,而在垂直于阱的生长方向存在各向异性抛物受限势时,我们理论上研究了类氢杂质対非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子基态能量性质的影响.应用线性组合算符方法和两次幺正变换导出了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量.我们挑选非对称半指数GaAs半导体量子阱晶体为例,计算了非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量与库仑杂质势的强度,非对称半指数受限势的两个正参数和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度变换关系.通过数值我们发现非对称半指数量子阱中弱耦合杂质极化子的基态能量随库仑杂质势的强度的增加而增大,杂质极化子的基态能量是参量U₀和x方向和y方向的各向异性抛物势的受限强度的的增函数,而它是参量σ的减函数.表现了奇特的量子尺寸限制效应.     

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     

磁场和量子点尺寸对方形杂质量子点中电子性质的影响

利用二维有限差分方法,计算了含有H_2~+杂质的方形量子点的基态能和杂质束缚能。讨论了磁场和杂质位置对不同尺寸的量子点中电子基态能量和束缚能的影响,得出了方形量子点系统的量子尺寸效应。     

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。     

抛物线性限制势二能级系统量子点量子比特的温度效应

应用Pekar变分方法,在抛物量子点中电子与体纵光学声子强耦合条件下,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的本征波函数.以量子点中这样的二能级体系作为一个量子比特.当电子处于基态和第一激发态的叠加态时,计算出电子在时空中作周期性振荡的概率分布.并且得出了概率分布随温度及耦合强度的变化关系. 关键词： 量子点 量子比特 温度效应     

声子色散和库仑势对量子点中极化子基态能量的影响

本文在声子色散和库仑束缚势的影响下利用压缩态变分法计算了抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量。采用的变分方法是基于逐次正则并且利用单模压缩态变换处理通常被我们所忽略的在第一次幺正变换中产生的声子产生湮灭算符的双线性项。计算得出了在考虑声子色散和库仑束缚势的情况下抛物量子点中弱耦合极化子的基态能量的数学表达式。讨论了在弱耦合情况下,受限长度,电子-声子耦合常数,色散系数,库仑结合参数与基态能量之间的依赖关系。     

抛物势量子点中强耦合双极化子量子比特的性质

基于LLP幺正变换,采用Pekar型变分法得到了二维量子点中强耦合双极化子的基态和第一激发态的能量和波函数,进而构造了一个双极化子的量子比特。数值结果表明:在量子比特内,两电子的空间几率密度的时间振荡周期T0随电声子耦合强度α、量子点的受限强度ω0以及介质的介电常数比η的增加而减小;在量子比特内,两电子的空间几率密度Q随时间t、角坐标φ2及介电常数比η的变化而作周期性振荡;两电子在量子点中心附近区域出现的几率较大,而在远离量子点中心区域出现的几率很小。     

规范势下正方形格点超导量子比特电路中的量子态输运

借助于电感型耦合器产生人造规范势(有效磁通),本文研究了正方形传输子量子比特模型中的量子态输运性质.理论计算发现,单粒子本征态与单空穴本征态具有相同的本征能谱,并且相同能量下,两者的平均粒子流与平均空穴流受有效磁通正弦调制后互为相反数.当初态为占据一个格点的单粒子与单空穴时,如果系统时间反演对称(有效磁通为4π的整数倍),单粒子与单空穴的含时波函数各分量相等,否则不等.分析证明,以上计算结果是由于对体系哈密顿量的粒子-空穴操作等价于对其做时间反演.此外还发现,有效磁通为π时,单粒子或单空穴只在初始比特与两个相邻比特之间输运,有效磁通为0时,单粒子或单空穴通过两个相邻比特输运到对角比特,然后再反向输运;无论有效磁通如何取值,两者具有相同的平均(粒子或空穴)流和格点占据概率.     

量子比特间相互作用对同量子谐振腔强耦合的量子比特纠缠性质的影响

在拉比模型中加入了量子比特之间的相互作用,并用绝热近似的方法求解拉比模型,同时探讨相互作用项对于量子比特纠缠的影响。一个显著的结果是通过选择合适的相互作用参数,可以延长量子比特之间纠缠的时间或提高纠缠度。产生和保持纠缠是量子信息处理的核心。     

两量子比特系统中相互作用对高阶奇异点的影响

近年来,与环境耦合的非厄米开放系统成为人们研究的热点.非厄米体系中的奇异点会发生本征值和本征态的聚合,是区分厄米体系的重要性质之一.在具有宇称-时间反演对称性的体系中,奇异点通常伴随着对称性的自发破缺,存在很多值得探究的新奇物理现象.以往的研究多关注无相互作用系统中的二阶奇异点,对具有相互作用的多粒子系统,及其中可能出现的高阶奇异点讨论较少,特别是相关的实验工作尚未见报道.本文研究了具有宇称-时间反演对称性的两量子比特体系,证明了该体系中存在三阶奇异点,并且量子比特间的伊辛型相互作用能够诱导体系在三阶奇异点附近出现能量的高阶响应,可通过测量特定量子态占据数随时间的演化拟合体系本征值的方法来验证.其次通过探究该体系本征态的性质,展示了奇异点的态聚合特征,并提出了利用长时间演化后稳态的密度矩阵验证态聚合的方法.此外,还将理论的两量子比特哈密顿量映射到两离子实验系统中,基于¹⁷¹Yb~+囚禁离子系统设计了实现和调控奇异点,进而验证三阶响应的实验方案.这一方案具有极高的可行性,并有望对利用非厄米系统实现精密测量和高灵敏度量子传感器提供新的思路.     

杂质离子对等离子体边界参量的影响

采用一维流体模型研究了含有杂质离子的等离子体与器壁材料相互作用给边界等离子体参量带来的影响.通过数值模拟,研究了分别选用碳和钨作为器壁材料时,器壁温度不同情形下热发射产生的电子对等离子体器壁电势、电场强度、热发射电子流以及沉积器壁离子动能流的影响.研究结果发现,当面向等离子体材料表面温度升高时,器壁电势和热发射产生的电流将增加,器壁电场强度和离子沉积器壁动能流则会减小,并且钨作为器壁材料要比碳作为器壁材料对于等离子体边界参量影响更明显.此外,研究了钨作为器壁材料时,碳杂质离子（浓度和电荷数）对等离子体器壁参量的影响.     

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。     

非对称耦合量子阱吸收与色散的理论研究

基于V型三能级模型研究了非对称耦合量子阱（ACQW）线性吸收与色散特性. 理论结果表明：在小偏置区，由沿生长方向的外加电场引起的强量子限域Stark频移导致非共振吸收，线性折射率大幅度降低，表现为色散猝灭特性. 而随负偏压进一步增加, 由于量子限域Stark效应消失，其吸收与色散特性则与单量子阱最低激子态相类似. 这意味着ACQW具有随外加电场变化的可控色散特性. 关键词： 非对称耦合量子阱 量子相干 可控色散