基于半导体量子点的量子通信

光子源和纠缠光子对的制备是量子信息产生和传输过程的源头,是实现量子通信的重要前提条件.半导体量子点固体系统具有可集成性和可扩展性的优点,并且与现有的半导体光电子学技术密切相关,近年来在单光子源和纠缠光子对制备方面取得了重要的进展,是未来全固态量子通信的重要元器件.从量子通信的基本原理出发,阐述了制备单光子源和纠缠光子对的重要性,介绍如何解析推导出圆形常规半导体量子点中的电子结构,描述了圆形拓扑绝缘体量子点中边缘态具有双重简并的电子结构,能级间隔与量子点的具体形状无关,并且具有自旋轨道锁定的特性,总结了实验和理论上在利用这一独特的电子结构制备单光子源和纠缠光子对方面取得的重要进展.     

Quantum Size-Dependent Third-Order Nonlinear Optical Susceptibility in Semiconductor Quantum Dots

The density matrix approach has been employed to investigate the optical nonlinear polarization in a single semiconductor quantum dot(QD). Electron states are considered to be confined within a quantum dot with infinite potential barriers. It is shown, by numerical calculation, that the third-order nonlinear optical susceptibilities for a typical Si quantum dot is dependent on the quantum size of the quantum dot and the frequency of incident light.     

PbSe量子点合成路线的探讨

分别采用超声、TOP和NaBH4等三种方法对PbSe量子点的合成路线进行了实验探讨,用IR、XRD、粒度分析和荧光倒置显微技术对三种合成方法制备得到的量子点进行了表征,总结了各种合成方法的操作要点。     

三电子耦合量子点的基态能谱

用精确对角化的方法研究了处于外磁场中三层单电子垂直耦合量子点系统基态能谱。研究发现外磁场的存在会导致基态角动量出现不连续跃迁,量子点间的距离对耦合量子点的基态能谱有很大的影响,量子点内部的关联会导致一系列基态跃迁的消失。     

与铁磁电极耦合的双量子点中近藤效应的研究

研究了与铁磁电极耦合的串连双量子点中的平衡和非平衡近藤效应,同时考虑了两侧电极中自旋极化的态密度为平行和反平行的情况。结果表明,每个量子点的平衡态密度在平行情况下只有一个尖峰,当有外加偏压的时候,这个尖峰将分裂为两个;在反平行情况下,每个量子点的平衡态密度有两个尖峰,分别对应与电子的两种不同自旋取向,自旋向下和向上的态密度双峰之间的距离将在外加偏压的影响下分别增大和减少。在反平行情况下,每一种自旋成份的微分电导只有一个尖峰,并且分别在费米面之上和之下;而在平行情况下,每种自旋成份的微分电导都有两个尖峰,其中自旋朝下的微分电导尖峰较高。     

量子点半导体光放大器的自发辐射特性研究

从导带、价带和浸润层的能级跃迁出发,采用分段模型对量子点半导体光放大器的增益和自发辐射进行了数值研究．物理模型包括自发辐射行波方程和各能级栽流子与光子数速率方程．经过大量数值计算,得到基态电子占用概率随注入光脉冲的变化,以及增益动态过程（饱和与恢复）和输出光脉冲的时域波形畸变．进一步研究了量子点光放大器自发辐射谱和增益平坦性,结果表明自发辐射功率随输入信号功率增大而减小,引入合适的钳制光,可在20nm带宽内获得小于0．3dB的增益平坦度,或者40nm带宽内小于1．0dB．     

量子计算原理及研究进展

 量子计算机是量子力学与计算问题相结合的产物,是近几年的研究热点,引起了广泛的社会关注。本文回顾量子计算机的发展,介绍了量子算法和量子计算模型,并以离子阱和超导线路为例阐述了量子计算机的物理实现,然后介绍了为了克服消相干而发展出的量子编码,以玻色取样为例讨论了量子霸权。展望未来,近期内可以展示量子霸权,进而实现解决特定问题的量子模拟器,但是普适的量子计算机的研制仍然需要很长的时间。     

GaN基量子点的制备与光致发光特性的研究

由于GaN基量子点具有较强的量子效应,有望获得比其他量子阱器件更优异的性能。目前GaN基量子点的制备及其光学特性已经成为Ⅲ-Ⅴ族半导体器件研究的热点。探讨了GaN基量子点的生长及其结构特性,重点研究了GaN基量子点的S-K生长模式及其影响量子点生长的因素,并讨论了GaN基量子点的光致发光特性及其影响因素。     

量子点中电子态的能谱结构

本文研究二维三电子系统的能谱随禁闭势变化的特征，发现禁闭势很强时，能谱成为独立粒子运动谱。当禁闭势较弱时，电子之间的强关联导致了魔角动量的出现，而系统的结构主要由内禀节面决定。     

自组织生长Ge量子点材料研究

利用超高真空化学气相淀积设备在Si衬底上生长Ge量子点.通过3因素3水平的正交实验,研究不同的生长参数(衬底温度、GeH4气体流量、生长时间)对Ge量子点生长的影响,从而得到优化的Ge量子点生长参数.透射电镜、X射线双晶衍射测试结果表明,利用优化的生长参数得到的多层Ge量子点材料,具有较好的晶体质量.     

各向异性与量子点平衡形态及应变分布

向异性对于半导体量点光学和电学性能有较大影响.本文基于向异性弹性理论的有限元方法,研究了金字塔组织生长半导体量点平衡态与应变分随外延材料向异性系数的变化规律,讨论了向异性系数与应变弛豫的关系,出了同向异性系数的量点体系平衡态及其应力、应变、静水应变及双轴应变分等.结果可作为进一研究量点光电性能及制备量点的理论参考.     

尺寸和边界形貌对三角锯齿型石墨烯量子点的磁性影响

采用约束路径量子蒙特卡罗计算方法和基于密度泛函理论的第一性原理数值计算方法,研究了不同尺寸的规则三角锯齿型石墨烯量子点（ZZ）和边界重构后的三角锯齿型石墨烯量子点（ZZST）的磁学特性和电子结构特征．2种方法的计算结果均表明：在所有尺寸下的ZZ的基态均处于铁磁态;当边界重构后,除了尺寸很小的外,其他尺寸的基态均处于反铁磁态．通过Drool^3软件包计算费米能级附近的上下自旋电子态密度分布,发现ZZ在费米能级附近出现明显自旋向上和自旋向下的态密度分布的劈裂,边界重构后费米能级附近的自旋极化被弱化,表明不规则的边界对石墨烯量子点的磁性具有抑制作用．     

CdS/ZnO核壳结构量子点的制备及其光学性能

通过溶胶-凝胶法制备出ZnO、CdS和CdS/ZnO核壳结构量子点的前驱体,在空气气氛下高温处理后得到壳厚度为10nm左右的CdS/ZnO核壳结构.CdS/ZnO核壳结构会导致紫外吸收边产生明显的红移.与ZnO和CdS相比,核壳结构使CdS/ZnO的激发、发射光谱都产生了明显变化,并且提高了发光强度.研究发现核壳结构会使ZnO和CdS原有的能级结构发生变化.     

量子点量子阱中的极化子

首先研究了量子点量子阱中的电子态，对阱外及阱内的两种束缚态都进行了考虑，然后采用微扰方法，对量子点量子阱系统中的极化子效应进行了研究。最后采用CdS/HgS为材料的量子点量子阱 进行了数值计算，结果显示极化子效应对电子能级的修正明显并且不能被忽略。     

基于量子测量的量子计算模型综述

基于测量的单向量子计算是重要的通用量子计算模型,可以模拟一般量子计算任务。单向量子计算基于量子簇态作为计算资源,利用每个量子位的局部量子测量和经典通信执行一般量子计算。单向量子计算是与量子线路模型等价的量子计算模型。近年来,研究者们对单向量子计算的量子资源、纠缠度量、局部操作简化,以及量子通信等给出一系列研究成果,并基于光学平台开展了一些量子模拟实验。量子簇态与单向量子计算为一般量子计算提供非常好的量子任务处理方式,受到研究者们的广泛关注。该文主要总结基于测量的单向量子计算模型,包括重要的量子资源态、局部信息处理方式,以及与单向量子计算相关的研究;该文对单向量子计算存在的问题和前沿研究方法进行展望,为研究者提供借鉴。     

半导体量子点的光学性质及其在生物标记中的应用

半导体量子点是近几年发展起来的新型纳米材料,其独特的光学性质使之成为理想的荧光探针材料,在生物医学领域具有广阔的应用前景.本文概述了量子点的光学性质、合成方法、以及在生物标记中的应用,并对其发展进行了展望.     

量子神经计算

量子计算与神经计算的结合是当前人工神经网络理论发展的一个前沿课题 ,由此而产生的量子神经计算新范式具有很高的理论价值和应用潜力。文章在介绍量子计算基本原理的基础上 ,讨论了将它引入神经计算领域的可能性和可行性 ,从理论上分析了量子神经计算所具有的性能 ,并给出量子神经计算模型的几种可能形式。     

量子计算及其应用

讨论量子计算机模型及其物理实现方案，量子计算过程，量子计算模型和量子并行算法，分析量子计算的指数级存储容量和指数加速特征，并简述量子计算和量子信息技术在保留通信、密码系统、数据库搜索等重要领域的应用。     

柱形量子点的一阶声子喇曼散射

从理论上讨论了柱形量子点体系受限类体模,顶表面模和侧表面模参与的一阶声子斯托克斯喇曼散射。给出了有关的选择定则,分析了喇曼散射强度与量子点尺寸以及入射光偏振方向的关系。其中电子结构基于有效质量近似,电子-声子相互作用则考虑Froehlich作用,讨论结果直接给出电子和声子的有关信息。     

量子点中极化子的速率对光学声子平均数的影响

研究了量子点中极化子的性质。采用Tokuda改进的线性组合算符法、拉格朗日乘子法和变分法，导出了量子点中极化子的振动频率和声子平均数，讨论了在强弱耦合情况下极化子的速率对光学声子平均数的影响。研究结果表明，光学声子平均数随极化子的速率增加而增大。