一维量子点阵列自旋链上多比特态的信息传输

利用演化算符作泰勒展开,作用于初态的信息上;使用湮灭算符和其所产生的算符,作用在单比特态上,使一维量子点阵列自旋链上的多比特态量子信息实现完美传输;通过计算初态演化到末态的概率幅,使保真度达到1时实现信息完美传输．结果表明:当相邻量子点之间的交换相互作用和自旋链长度都相同时,保真度传输的比特数越大,传输时间越短．      

实现量子信息传输的一种新方案

就多粒子(N>3)构成的自旋链传输单态信息进行了研究,提出了实现量子信息传输的一种新方案.采取只考虑近邻相互作用的经过修正的Heisenberg XX模型,当λt较小时,可以把演化算符作一个简单的泰勒展开,然后根据演化算符的具体作用来决定展开项中指数m只能取N-1,就可以得到自旋链上的一端单信息量子态演化到另一端的概率幅的具体形式:|F(t)|=|(-iλt/2)|N-1=1,那么只要选取适当的时间t,就使得单态量子信息在此自旋链上得以完备传输.     

海森堡自旋链中纠缠的双向传输

提出了一种利用开放海森堡铁磁自旋链为信道双向传输量子纠缠的方案．通过对量子信道施加静态磁场．可以实现自旋链两端纠缠的周期性交换．经过一个交换周期的时间演化后,原本属于孤立量子比特和自旋链某一末端粒子之间的纠缠会转换成该量子比特和自旋链另一末端粒子之间的纠缠．分析了交换行为和自旋链长度、磁场、耦合强度、各向异性常数之间的关系．并讨论了由4个粒子构成的简单系统中类似的纠缠交换行为。     

不同方向缺陷磁场对量子自旋体系纠缠和信息传输的影响

为了提高信息传输的保真度,研究了缺陷磁场对自旋系统中纠缠和保真度的作用,讨论了不同方向缺陷磁场、温度、各向异性作用对纠缠和量子通讯的影响.研究发现,由z方向的磁场诱导的纠缠一般较x方向磁场诱导的纠缠大.z方向磁场和x方向磁场对保真度的影响具有竞争作用,反铁磁系统更适合于信息的传输.     

矩形自旋偏压驱动下的量子点动力学

文章计算了矩形自旋偏压驱动下电流随时间演化的表达式,并由此研究了受磁场影响量子点系统的瞬时隧穿过程.数值结果表明:在矩形自旋偏压驱动下出现了进出电荷的现象;无磁场时会产生纯自旋流,而加磁场时会对电荷流和自旋流的值产生影响,电荷流和自旋流在量子点系统中同时存在.     

反铁磁链中的自旋奇偶效应

在大自旋和强各向异性极限下,研究了拓扑相因子对双轴各向异性量子反铁磁链中宏观量子相干的影响.结果表明:有限温度下,在有限长度的量子反铁磁自旋链中,由于拓扑相因子的存在,简并Neel真空态之间隧穿幅的性质将取决于自旋是整数还是半整数.     

自旋对三角势量子点中束缚磁极化子性质的影响

本文采用Hubreches'修正的线性组合算符方法,研究了电子自旋-轨道相互作用对三角势量子点中束缚磁极化子基态性质的影响.考虑电子自旋效应时,得到了三角势量子点中束缚磁极化子的基态能量随量子点受限长度,电子场密度和磁场之间的变化关系.结果表明:当考虑自旋影响时,磁极化子的基态能量由三部分组成.并且束缚磁极化子的基态能量、自旋向上分裂能和向下分裂能都随电子场密度的增大而减小,随磁场强度的增大而增加;在相同的量子点受限长度下,束缚磁极化子基态能量、自旋向上(向下)分裂能都随库仑束缚势的增大而减少.     

光纤耦合的腔量子电动力学系统中的分布式量子信息（英文）

光纤耦合的腔量子电动力学系统是一个完美的理论模型,可以实现决定性的量子信息过程.该文综述了最近在光纤耦合的腔量子电动力学系统中实现分布式量子信息处理的工作.讨论了如何在该系统中实现量子态传输、纠缠分配和量子逻辑门,并概述了多种不同的方案,如共振耦合、绝热操控、虚激发过程.最后,讨论了这个方向上的实验进展.     

量子阱中自旋电流与电荷流

由薛定谔方程和密度矩阵推导出量子阱中电子输运的几率方程,并由此得出了量子阱中自旋流与电荷流的表达式.结果发现随着自旋退相干时间的增加左边的自旋电流增加,而右边的自旋电流减小.这些结论对量子自旋器件的研究有重要的意义.     

受多体效应影响的平行双量子点结构中的自旋输运

采用非平衡态格林函数方法,研究了一个三电极的平行双量子点结构中由局域Rashba型自旋轨道耦合诱导的自旋极化的电子输运.结果发现,当电子从"源"电极经量子点区到两个"漏"电极时,它能根据自身的自旋态选择终端,即自旋极化和自旋分离可在这一结构同时实现.同时发现,量子点内的库仑相互作用对该体系的自旋输运性质有重要影响,其中有额外电极与之耦合的量子点中的库仑相互作用的强度对自旋输运起主要调节作用.     

HgTe量子阱中的量子自旋霍尔绝缘态

近来,理论研究预言量子霍尔效应,在外加磁场为0的情况下物质出现的一种全新的量子态可以在HgTe/（Hg,Cd）Te量子阱中实现。我们制造了低密度高迁移率的样品结构,在样品中我们可以通过外加栅极电压调节载流子从n型穿过绝缘区到p型。对于宽度d〈6.3nm的薄量子阱,绝缘区在低温下具有常规的难以察觉的微小电导。然而,对于厚的量子阱（d〉6.3nm）,在绝缘层中也出现接近2e2/h的剩余电导,其中e是电子电荷,h是Planck常数.剩余电导与样品宽度无关,证明这是由边缘态引起的.此外剩余电导可以被微小的外加磁场所破坏.在临界厚度d=6.3nm处发生的量子相变也与磁场诱发的绝缘-金属转变互相独立.这些观察结果为量子自旋霍尔效应提供了实验证据。     

海森堡XXX模型热纠缠信道中的量子隐形传送

研究了以一维海森堡XXX链作为量子通道，实现了两粒子纯态的量子隐形传送．为了表明传输效果，给出了传输过程中的平均保真度．发现当外加磁场较低，并且温度T小于2J/kln5时，平均保真度大于经典通道的传输极限值2／3．     

微波场下自旋偏压驱动的量子点输运特性

采用非平衡态格林函数方法,研究了外磁场、微波场对自旋偏压驱动量子点输运特性的影响.数值结果表明:外磁场破坏量子点能级的自旋简并,相应自旋流的共振峰劈裂,电荷流不为零,不能获得纯自旋流;微波场作用下,量子点会有更多的隧穿通道,产生了许多的边带峰,特别是强微波场作用下多光子过程起了重要作用.     

我国科学家将自旋量子比特寿命提高两个数量级以上

<正>中国科技大学研究团队与其合作者在国际上首次发现了硅基自旋量子比特弛豫的强各向异性:通过改变外加磁场与硅片晶向的相对方向,可以将自旋量子比特寿命提高两个数量级以上。硅基自旋量子比特以其超长的量子退相干时间,以及与现代半导体工艺技术兼容的高可扩展性,成为量子计算研究的核心方向之一。近几年,基于硅平面晶体管(Si MOS)和     

基于金刚石体系的固态量子计算

量子计算科学是近年来物理学领域最活跃的研究前沿之一,其开拓了与经典方式具有本质区别的全新的信息处理模式.量子计算研究的根本目标是建造基于量子力学基本原理的量子信息处理技术,能在许多复杂计算问题上大大超越经典计算性能的新型计算模式.量子计算需要一个良好的量子体系作为载体.基于自旋的量子体系由于其实用的可操作性,成为量子计算载体的优秀候选.自旋的所有量子性质表现在自旋的叠加态、自旋之间的纠缠和对自旋的量子测量上.基于系综的量子计算演示实验已经被多次实现,但是系综体系在可扩展性上有其原理上的缺陷.要实现可扩展的大规模室温固态量子信息处理和量子计算的突破,实现单量子态的寻址和读出是一个最重要的前提.在已经提出的单自旋固态量子计算载体中,比较突出的一类是基于金刚石中的氮-空位色心单电子自旋体系.金刚石中的氮-空位色心单电子自旋量子态可以在室温下初始化、操控与读出,成为室温量子计算机载体的优良候选者.我们首先回顾金刚石氮-空位色心单电子自旋体系作为量子计算机载体的重要进展;然后讨论了该体系在纳米尺度灵敏探测和成像方面的重要应用;最后,描述了此领域的前景.     

XZY-YZX型三自旋相互作用对横场XX自旋链中经典和量子关联的影响

借助于严格对角化方法,数值研究了具有XZY-YZX型三自旋相互作用的横场XX自旋链中经典和量子关联,讨论了三自旋相互作用对关联的影响,发现经典和量子关联在量子相变的临界点都具有奇异性.不同于横场中的量子Ising链,经典和量子关联对外场的导数没有尺寸效应.此外,在外场等于零的退化条件下,两个近邻自旋之间的总关联均分为经典和量子部分,并得到与文献一致的量子关联的行为.     

二量子比特海森堡XYZ链中的热纠缠

通过分析外磁场、温度、自旋粒子间耦合系数、非对称系数对系统纠缠的影响，研究了均匀磁场中二量子比特海森堡XYZ链中的热纠缠现象．结果表明，系统的基态纠缠随着外磁场B值的增加，保持一段恒定且最大值后，在一个临界点Bc突然下降．耦合系数Z值的增加可以使纠缠无论是在温度方向还是在磁场方向都能扩展．在一定温度条件下，增加非对称系数γ值可以使纠缠在超越临界磁场Bc后的复苏值和范围都增加．这些结果为用磁场、自旋粒子问耦合系数、非对称系数来操纵系统纠缠提供了理论依据．     

双量子点系统中热压作用下的自旋过滤效应

研究与两个金属电极耦合的顺序连接双量子点系统中热压作用下的自旋极化电流.在震荡磁场的作用下,两个量子点之间的耦合强度变得和自旋有关,并对电流的强度和共振峰产生影响.在量子点内库伦相互作用为零时,随着两个量子点中不同自旋方向电子耦合强度差值的增大,自旋朝上的电流出现明显的双峰结构,而自旋朝下电流保持单峰结构,并且强度变弱,使得电流的自旋极化率增大,产生理想的自旋过滤效果.这种现象在器件两端的温度差较小的条件下也能够出现,是设计灵敏、低能耗的热自旋电子学器件的理想情况.量子点内的库伦相互作用会使得电流的峰产生进一步的分裂,从而在更多的量子点能级处出现一种自旋方向的电流为峰值,而一种自旋方向的电流为极小值的情况.通过调整量子点间自旋相关的耦合强度的符号,可以控制能够隧穿通过结构的电子的自旋方向.     

量子系统的不变量理论

由量子力学的基本原理出发，引入量子不变量，并根据Ｓ０（３）Ｌｉｅ代数和ＳＵ（１，１－Ｌｉｅ代数，分别对变化磁场中，自旋为ｊ中的中性粒子和频率与时间有关谐振子的Ｓｃｈｒｏｄｉｎｇｅｒ方程解进行剖析。     

混合固态量子信息处理器

基于混合固态系统提出一种量子态操控理论模型.该模型通过一个电流偏置约瑟夫森结作为可调耦合器连接两个传输线谐振腔.我们将一个自旋系综作为信息存储器放置在右侧的传输线内,将超导量子比特作为信息处理器与左侧的传输线耦合.该模型可以实现处理器与存储器之间的量子信息一步转换.该模型有望成为量子信息处理的基础器件.