双量子点自旋系统中量子比特的量子测量和全计数统计研究

双量子点自旋系统可以作为量子比特的载体，由于在其中易于实现自旋量子比特的操控，在实验和理论上倍受关注，不仅是半导体纳米器件和固态量子信息领域的研究热点，而且也是研究量子测量和量子输运的理想平台。本项目以双量子点自旋系统为模型，基于全计数统计方法研究量子比特的量子测量特性和相关效应。首先把二阶量子主方程扩展到高阶,并建立基于高阶量子主方程的全计数统计，用来研究包括cotunneling 等高阶过程的量子输运现象以及真实半导体量子点自旋系统的量子测量特性。对于双量子点自旋量子比特的测量将给出测量过程中的信噪比，量子测量引起量子比特的退相干效应及测量仪器的测量效率。对于双量子点自旋系统量子比特的全计数统计研究，将给出相关的散粒噪声以及高阶关联效应，并进一步研究量子纠缠、退相干与散粒噪声的关系，自旋阻塞、自旋轨道耦合等系统内禀特性对各阶输运特征的影响。

量子输运和量子测量是目前量子物理的前沿研究课题，很多实验研究组以半导体量子点系统作为研究对象，我们主要研究了在并联耦合的双量子点中输运过程中的全计数统计，此外还研究了双量子点系统的热电输运性质及量子点与正常电极和超导电极耦合情况下电流诱致的热产生和通过单分子磁体的输运性质。我们发现发现在能级重整化强的位置，系统显示了超泊松的噪声行为。我们发现能级重整化会导致增强的信噪比，它已经超越了线性响应探测器的量子力学上限。双量子点间耦合的调制和铁磁电极中的自旋极化导致了新颖的动力学自旋阻塞机理：由于自旋向上（自旋向下）的动力学阻塞效应导致自旋向上（自旋向下）电子的聚束效应。量子测量一直是量子力学解释的核心问题，特别是近年来对量子计算，量子通信方面的研究进展，使得量子测量问题仍然吸引着很多学者进行研究。