中国科大在半导体量子点系统中实现量子干涉与相干俘获

　　中国科年夜郭光灿院士团队正在半导体量子点的量子态调控研究中取患上重要进展。该团队郭国平传授、李海欧传授与中国迷信院物理研究所张建军研究员和根源量子等互助，正在锗硅双量子点体系中完成了量子干预干与以及相关俘获(CPT)。试验上经由过程电场调控双量子点体系中的空穴自旋态，不只察看到了正在驱动以及非驱动前提下的CPT，还展现了纵向驱动场对CPT的重要调制效应(暗态调控以及奇偶效应)。该事情对基于半导体量子点体系的量子摹拟以及量子计较具备重要的引导意思。研究结果以“Quantum Interference and Coherent Population Trapping in a Double Quantum Dot” 为题，于8月12日正在线颁发正在国际纳米器件物理出名期刊《Nano Letters》上。

　　量子干预干与是量子力学中波粒二象性的天然表示情势，凡是泛起正在原子标准上。量子干预干与的一个重要征象是CPT，它是由没有同跃迁路径之间干预干与相消惹起的，最先正在光学体系的三能级原子中被察看到。正在如许的三能级体系中，两个状况与第三个中心状况耦合，当驱动场的频次以及相位被准确调谐时，这两个状况就会造成与中心态解耦的叠加态，如许的叠加态被称为“暗态”。由于处于该状况的体系没有会对探测场发生相应，招致泛起电磁感到通明等乏味的征象。这个征象曾经被普遍研究并正在诸如光学、超导电路以及量子收集等范畴中获得了使用。进一步，经由过程绝热调治暗态的节制参数，可以完成疾速状况初始化以及受激拉曼绝热通道历程（STIRAP），这正在量子信息处置惩罚中具备重要意思。

　　正在这项研究中，研究职员展示了怎样正在半导体双量子点体系中完成CPT。与传统的三能级原子体系没有同，正在双量子点体系中无需内部驱动场便可完成内涵的CPT历程。经由过程丈量泡利自旋梗阻状况下的泄电流，研究职员正在无磁场前提下察看到了显著的电流按捺征象，这标明暗态的造成以及CPT的产生。进一步，研究职员经由过程纵向驱动双量子点体系，展示了抉择性地创立暗态及其相干CPT历程的调控才能。

　　该研究还深切切磋了纵向驱动场激发的奇偶效应。研究职员察看到，当体系的驱动频次餍足必定前提时，泛起了奇数以及偶数阶谐波对应的电流加强或按捺征象。这类效应为懂得以及使用CPT供给了新的视角。此外，研究标明，经由过程调治纵向驱动场，CPT的旌旗灯号强度以及宽度可以获得有用调控，这为基于CPT的量子门操作供给了一种新的路子。

　　该研究事情标明，半导体量子点体系不只是懂得量子干预干与征象的抱负平台，也是完成高精器量子信息处置惩罚的无力东西。研究事情清楚地展示了纵向驱动双量子点体系的潜正在可调性，开启了基于STIRAP的量子门操作的新路子。无望正在将来基于半导体量子点的量子计较以及量子摹拟技能的现实使用中阐扬重要作用。

　　图1. (a) 双量子点布局扫描电子显微镜图片，横截面示用意正在插图中展示。(b) 双量子点体系中单重态以及三重态能级和输运电流造成示用意。(c) 纵向驱动下输运电流跟着外磁场B与驱动频次的瓜葛。从丈量成果中可以较着地察看到多组共振谱线，如许的奇偶效应是纵向耦合带来调制效应的间接证据。

　　中国迷信院量子信息重点试验室博士生周圆为论文的第一作者。李海欧传授以及郭国平传授为论文的配合通信作者。该事情获得了科技部、国度基金委、中国迷信院和安徽省的赞助。李海欧传授获得了中国迷信技能年夜学仲英青年学者名目的赞助。

　　论文链接: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.4c01781