双量子点系统中量子态相干性和纠缠性的研究

为了研究量子点系统应用于量子计算和量子信息中遇到的问题，发展基于么正变换的解析理论方法，研究电声子相互作用对双量子点体系中量子态相干性和纠缠性的影响。关键是么正变换后的电声子相互作用是能量守恒的形式，为数学处理提供了极大的方便，可以得到解析结果。本项目拟以此方法为基础，具体研究三个问题：1.双量子点体系中，电声子相互作用引起的量子态退相干问题，记入量子点材料、形状、间距和温度等因素，考虑采用电场、光场、磁场等可控外场对量子态进行相干操控。2.在相干性研究的基础上，考虑双量子点体系中的电声子相互作用对量子态纠缠特性的影响，寻求保持量子纠缠的物理机制。3.双量子点体系中，电声子相互作用对电子相干输运性质的影响，重点围绕共振隧穿、Kondo 效应和Fano 效应展开。

采用幺正变换的解析方法，研究了双量子点体系中单个量子比特的相干性和双量子比特的纠缠性。具体解决了以下四个问题：1. 量子比特在高频环境和低频环境的退相干动力学。采用高频欧姆环境描述半导体环境，超导环境用低频噪声描述，区分了量子点材料为半导体和超导时对量子比特相干性的影响，研究结果表明半导体材料的量子比特弛豫率比超导量子比特大；同时采用多次测量的量子Zeno效应以保持量子比特的相干性，发现半导体材料量子比特出现量子Zeno效应；而超导材料出现anti-Zeno效应，见【Physical Review A,82-022119(2010)】。2. 研究了量子比特在加入共振腔后的自发辐射特性，发现了量子比特自发辐射谱与量子比特材料及量子比特与共振腔耦合强度之间的依赖关系【New Journal of Physics, 13-073002(2011)】。3. 基于自发辐射谱的研究结果，提出了把量子比特放入波导线中，通过调节波导线的本征频率以调节量子比特的相干性的方法【Physics Letters A, 376-349(2012)】。此结果没有采用旋转波近似而且初始状态为缀饰态容易制备。4.研究了双量子点体系中的四能级系统间的非马尔科夫纠缠动力学及相关的非线性效应；发现当量子比特的特征能量比所处的环境的特征频率高时，其非线性增强，结果准备投稿。