多量子比特纠缠中的热自旋效应

基于自旋霍尔效应的自旋探测技术，Uchida等人在实验上首次演示了自旋-塞贝克效应，并利用此效应在毫米尺度的距离内获得了纯自旋流。自旋-塞贝克效应也称为热自旋效应，可以产生"自旋能"，用来驱动自旋电子器件。目前，大部分学者关注于热自旋电子装置的研究与利用。本项目以Uchida等人所做的金属磁体中由于热梯度的存在产生电子自旋偏压的实验原理为基础，用固态自旋链系统中研究纠缠态操作与控制的理论方法，研究铁磁体/半导体量子点/铁磁体三明治结构中热自旋效应对量子比特纠缠性质的影响，为实际器件中实施量子通信和量子计算提供理论指导。

热自旋效应通过产生自旋能来驱动自旋电子器件，通过对量子比特的操控在量子计算及通信方面逐渐发挥重要作用。经过近三年的工作，项目组研究了固态自旋链中温度在杂质、磁场等外界条件的辅助下对纠缠态的影响；用主方程法研究了热偏压下磁场、门压、自旋进动等因素对量子点中纯自旋流的获得、态的存储、控制、读取的影响；研究了与铁磁体或普通金属引线耦合的量子点器件的热-电转化效率、热-自旋转化效率、热激发自旋流性能及输运性质。研究发现，温差的出现打破了原来的平衡态时建立的遂穿稳态平衡，可以通过加强磁场、提高自旋抽运强度等手段在特定情况下削弱温差的影响，本项目的研究成果有望为自旋电子器件的进一步研发和固态量子计算及通信向室温方向研发提供基础保障。出版学术专著1部，发表SCI收录论文7篇，培养硕士研究生3名。