纳米结构中量子耗散和退相干过程的研究

纳米结构中的电子或自旋量子态在周围环境的作用下将经历量子耗散和退相干的过程，从而改变量子态的相干性和纠缠度，其行为将不同于孤立系统的量子力学描述。这也是其作为量子比特应用的最大瓶颈之一。本课题拟研究纳米结构（如量子点、量子线等）中的量子态在与环境发生能量和粒子的交换时，所经历的量子耗散过程和量子态的改变。环境中的能量激发将用具有连续能谱的玻色子库来描述，而粒子的交换将通过与电子库（宏观的电极）的耦合来进行。通过全量子力学的方法（如数值对角化、蒙特卡罗方法等）求解纳米结构与环境耦合的薛定谔方程，得到耗散过程中各种自由度不同的退相干行为，探索其中较少受到环境影响而可以在较长时间里保持相干性的自由度。同时，运用所得到的系统与环境共同的量子态，研究量子耗散过程对光谱、磁性、导电性质等所产生的效应，解释和预测有关实验现象。这在推动固体物理基础学科发展、探索纳米结构在量子信息学的应用等方面有很大意义。