利用飞秒整形脉冲实现InGaAs量子点中单比特门的全光超快操控

单电子自旋态可以构成量子比特,如何在自旋退相干时间内对自旋态进行初始化、旋转、测量一系列的全光超快操控,是实现量子计算机的关键科学问题。本项目旨在研究利用飞秒整形脉冲超快操控带电InGaAs量子点中的单电子自旋态任意角度旋转的理论机制与实验规律，以实现单比特门的飞秒量级全光超快操控。理论上探索飞秒整形脉冲的强度、振幅形状、时频域相位对带电InGaAs量子点中形成的瞬态Stark等效磁场大小、方向的影响规律，进而操控单电子自旋态飞秒量级任意角度旋转；实验上，采用液晶光学空间调制技术整形飞秒脉冲，研究飞秒整形脉冲对自旋电子超快操控的实验规律，探索自旋态初始化、旋转、测量的飞秒量级全光超快操控的新技术手段。此研究成果将为实现飞秒量级全光自旋半导体器件提供有价值的理论和实验参考。

量子点的电子自旋态由于具有超快门操作的属性，被人们认为是实现量子信息处理的理想材料之一。我们利用水相法设计生长了CdTe/CdSⅡ型核壳结构量子点，希望获得在室温下电子自旋寿命长、退相干时间长、吸收波长可调谐的核壳量子点；我们利用置换反应合成纳米金笼，希望能将量子点装载纳米金笼，实现量子点吸收波长的连续红移；已经实现了利用预泵浦光和控制光对CdS量子点中电子自旋相干信号的幅度操控，并在此基础上发展了一种量子点表面空穴俘获瞬态动力学过程的测量方法；采用电子淬灭和空穴淬灭的方法，验证在室温下获得的量子点的法拉第旋转信号是源于电子、空穴还是激子的自旋相干。