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基于半導體量子點的量子計算與量子信息 版權信息
- ISBN：9787312022227
- 條形碼：9787312022227 ; 978-7-312-02222-7
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
基于半導體量子點的量子計算與量子信息 本書特色
本書共分8章由淺入深地進行介紹。第1章和第2章簡要介紹半導體量子點基本特性，其中第1章是關于半導體量子點形貌結構特征，第2章是關于半導體量子點的基本相干特性和單量子點的實驗探測技術。第3章至第5章涉及量子計算：第3章介紹半導體量子點激子量子比特旋轉及其品質因子，并且比較深入地討論了量子點體系中多種復雜的退相干機制對其品質因子的影響；第4章介紹半導體量子點中實現CNOT量子邏輯門以及Deutsch—Jozsa邏輯運算，這兩者是量子計算中的基本量子邏輯操作；第5章分析和討論半導體量子點中激子自旋的弛豫機制，并介紹利用相干光學方法實現激子自旋的交換。第6章至第8章涉及量子信息：其中第6章和第7章分別介紹半導體量子點的單光子發射和級聯多光子發射過程；第8章介紹半導體芯片上單個半導體量子點發射糾纏光子對的特性，分析和討論多種因素對光子偏振糾纏度的影響。在本書的第3章至第8章中，融入了我們在此領域發表的二十余篇研究論文的成果。書中每一章都詳細給出了相關研究點上的重要參考文獻，這便于讀者查閱原始研究論文和進一步研究。
基于半導體量子點的量子計算與量子信息 內容簡介
本書以清晰的物理圖像和豐富的實驗結果比較全面地介紹了基于半導體量子點激子的量子計算和量子信息方面的*新研究進展。全書共分8章，第1章和第2章是半導體量子點形貌結構和基本特性簡要介紹；第3章至第5章是關于激子量子比特旋轉和量子邏輯運算等量子計算方面的研究進展；第6章至第8章則是關于激子復合單光子發射和糾纏光子對發射等量子信息方面的研究進展。
本書可以作為凝聚態物理、光學、材料科學、量子計算科學等有關專業的高年級本科生和研究生的教學參考書，也可供上述領域的科技工作者參考。
基于半導體量子點的量子計算與量子信息 目錄
總序
前言
第1章 半導體量子點形貌結構特征
引言
1.1 界面漲落量子點
1.2 自組織量子點
1.2.1 量子點的自組織生長機制
1.2.2 自組織量子點的密度控制
1.3 耦合量子點
1.3.1 自組織縱向耦合量子點
1.3.2 自組織橫向耦合量子點
1.3.3 二維電子氣耦合量子點
1.4 微腔中的量子點
第2章 半導體量子點基本相干特性和單量子點探測技術
引言
2.1 半導體量子點基本相干特性
2.1.1 半導體量子點的分立能級結構
2.1.2 量子干涉與能級壽命
2.1.3 量子拍與能級劈裂
2.1.4 粒子數Rabi振蕩
2.2 單量子點探測技術
2.2.1 差分透射法
2.2.2 納米光譜成像法
2.2.3 納光電流法
第3章 半導體量子點激子量子比特旋轉及其品質因子
引言
3.1 量子比特旋轉基本概念
3.1.1 二能級體系波函數矢量與量子比特球
3.1.2 二能級體系粒子數運動方程
3.1.3 二能級體系Bloch矢量與Bloch球
3.1.4 量子比特旋轉及其品質因子的定義
3.2 半導體量子點激子量子比特自由旋轉品質因子Q0
3.2.1 雙脈沖激發下二能級體系粒子數運動方程
3.2.2 激子量子比特自由旋轉及其品質因子Q0
3.3 半導體量子點激子量子比特Rabi振蕩品質因子QR
3.3.1 單個半導體量子點中10n Rabi振蕩的觀測
3.3.2 激發脈沖寬度對Rabi振蕩品質因子QR的影響
3.4 Rabi振蕩退相干機制的分析
3.4.1 浸潤層泄漏與Auger俘獲的影響
3.4.2 雙激子的影響
3.4.3 純位相退相干的影響
第4章 半導體量子點中的量子邏輯運算
引言
4.1 量子邏輯門和量子算法基本概念
4.1.1 基本量子邏輯門
4.1.2 量子邏輯門的符號表示和量子線路
4.1.3 量子算法
4.1.4 量子操作保真度
4.2 單個半導體量子點中實現控制旋轉門CROT
4.2.1 半導體量子點雙激子構成的兩個量子比特體系
4.2.2 理想雙激子體系中控制旋轉門CROT操作方案
4.2.3 實際雙激子體系中CROT操作的粒子數運動和實驗結果
4.3 利用量子交換操作實現兩個量子比特態上的粒子數交換
4.3.1 理想半導體量子點體系兩個量子比特態上的粒子數交換
4.3.2 V型體系在雙脈沖激發下的粒子數運動特性
4.3.3 兩個量子比特態上的粒子數交換操作實驗結果
4.4 半導體量子點中Deutsch-lozsa量子邏輯運算
4.4.1 單量子比特優化Deutsch-Iozsa算法的操控方案
4.4.2 單量子比特優化Deutsch-Jozsa算法的實驗結果
4.4.3 兩個量子比特常規Deutsch-Jozsa算法的操控方案
4.4.4 兩個量子比特優化Deutsch-Jozsa算法的操控方案
第5章 半導體量子點中激子自旋弛豫和自旋交換
引言
5.1 半導體量子點中能級解簡并與線偏振本征態及其激子自旋
5.2 半導體量子點中激子自旋弛豫特性
5.2.1 半導體量子點中激子自旋弛豫的實驗觀測
5.2.2 半導體量子點中激子自旋弛豫的外在機制分析
5.2.3 半導體量子點中激子自旋弛豫的內在機制分析
5.3 利用Uf控制門實現激子自旋交換
5.3.1 Uf控制門與類Deutsch量子邏輯運算
5.3.2 利用類Deutsch邏輯運算實現激子自旋交換
第6章 半導體量子點單光子發射
引言
6.1 光發射統計特性基本概念
6.2 連續激發下單光子發射
6.2.1 雙時歸一化二階自相關函數的量子力學形式
6.2.2 量子力學算符的期望值和量子回歸定理
6.2.3 歸一化二階自相關函數的穩態解
6.2.4 多個獨立量子點體系的歸一化二階自相關函數
6.3 脈沖激發下單光子發射
6.3.1 脈沖激發下二階自相關函數的定義
6.3.2 脈沖激發下粒子數運動方程
6.3.3 脈沖激發下二階自相關函數的運動方程
6.3.4 單光子發射效率
6.4 脈沖激發下交叉偏振單光子發射
6.4.1 V型多能級體系粒子數運動方程
6.4.2 V型多能級體系二階互相關函數運動方程
6.4.3 交叉偏振單光子發射
6.5 由脈沖激發過渡到連續激發
6.6 半導體量子點單光子發射實驗觀測
6.6.1 HBT光子相關度測量裝置
6.6.2 連續激發下歸一化二階自相關度的測量
6.6.3 脈沖激發下二階自相關函數的測量
第7章 半導體量子點級聯多光子發射
引言
7.1 單量子點中雙激子三能級體系級聯光子對的發射特性
7.1.1 雙激子三能級體系粒子數運動方程
7.1.2 雙激子三能級體系二階交叉相關函數運動方程
7.2 耦合量子點雙激子體系級聯光子對的發射特性
7.2.1 耦合量子點雙激子體系的粒子數運動方程
7.2.2 耦合量子點雙激子體系的二階交叉相關矢量運動方程
7.2.3 級聯發射與脈沖面積的關系
7.3 三激子體系級聯光子對的發射特性
7.3.1 三激子體系粒子數運動方程
7.3.2 三激子體系二階交叉相關函數運動方程
7.3.3 級聯發射與脈沖面積的關系
第8章 半導體量子點中可控糾纏光子對的發射
引言
8.1 “光子對”偏振糾纏基本概念
8.1.1 “光子對”偏振態偏振密度矩陣
8.1.2 光子偏振態的變換
8.1.3 光子偏振態偏振密度矩陣的測量
8.1.4 糾纏判據與糾纏度
8.2 半導體量子點雙激子體系能級結構
8.3 簡并雙激子體系糾纏光子發射特性
8.3.1 理想簡并雙激子體系糾纏光發射特性
8.3.2 自旋弛豫對二階互相關函數和糾纏度的影響
8.4 非簡并雙激子體系頻譜過濾與糾纏光發射
8.4.1 非簡并雙激子體系非糾纏光發射特性
8.4.2 非簡并雙激子體系頻譜過濾法產生糾纏光的原理
8.4.3 頻譜法分析譜過濾非簡并雙激子體系糾纏光發射
8.4.4 主方程法分析譜過濾非簡并雙激子體系糾纏光發射
附錄1.1 半導體量子點中量子計算和量子信息標志性實驗研究進展（2001—2006）
附錄2.1 單量子點能級結構示意圖以及單量子點探測技術
附錄3.1 含浸潤層和雙激子等多能級躍遷的粒子數運動方程
附錄4.1 激子一雙激子四能級體系激子動力學方程
附錄4.2 雙脈沖激發下V型三能級系統激子動力學方程
附錄5.1 含粒子數泄漏與Auger俘獲的激子自旋弛豫動力學方程
附錄6.1 量子回歸定理及其推論
附錄6.2 脈沖激發下簡單三能級體系二階相關函數運動方程
附錄6.3 脈沖激發下V型體系二階相關函數運動方程
附錄7.1 雙激子三能級體系二階相關函數運動方程
附錄7.2 脈沖激發下耦合量子點體系的二階相關函數運動方程
附錄7.3 激子-雙激子-三激子體系運動力學方程
附錄7.4 脈沖激發下激子-雙激子-三激子體系二階相關函數運動方程
附錄8.1 作者及其課題組發表的相關研究論文
前言
第1章 半導體量子點形貌結構特征
引言
1.1 界面漲落量子點
1.2 自組織量子點
1.2.1 量子點的自組織生長機制
1.2.2 自組織量子點的密度控制
1.3 耦合量子點
1.3.1 自組織縱向耦合量子點
1.3.2 自組織橫向耦合量子點
1.3.3 二維電子氣耦合量子點
1.4 微腔中的量子點
第2章 半導體量子點基本相干特性和單量子點探測技術
引言
2.1 半導體量子點基本相干特性
2.1.1 半導體量子點的分立能級結構
2.1.2 量子干涉與能級壽命
2.1.3 量子拍與能級劈裂
2.1.4 粒子數Rabi振蕩
2.2 單量子點探測技術
2.2.1 差分透射法
2.2.2 納米光譜成像法
2.2.3 納光電流法
第3章 半導體量子點激子量子比特旋轉及其品質因子
引言
3.1 量子比特旋轉基本概念
3.1.1 二能級體系波函數矢量與量子比特球
3.1.2 二能級體系粒子數運動方程
3.1.3 二能級體系Bloch矢量與Bloch球
3.1.4 量子比特旋轉及其品質因子的定義
3.2 半導體量子點激子量子比特自由旋轉品質因子Q0
3.2.1 雙脈沖激發下二能級體系粒子數運動方程
3.2.2 激子量子比特自由旋轉及其品質因子Q0
3.3 半導體量子點激子量子比特Rabi振蕩品質因子QR
3.3.1 單個半導體量子點中10n Rabi振蕩的觀測
3.3.2 激發脈沖寬度對Rabi振蕩品質因子QR的影響
3.4 Rabi振蕩退相干機制的分析
3.4.1 浸潤層泄漏與Auger俘獲的影響
3.4.2 雙激子的影響
3.4.3 純位相退相干的影響
第4章 半導體量子點中的量子邏輯運算
引言
4.1 量子邏輯門和量子算法基本概念
4.1.1 基本量子邏輯門
4.1.2 量子邏輯門的符號表示和量子線路
4.1.3 量子算法
4.1.4 量子操作保真度
4.2 單個半導體量子點中實現控制旋轉門CROT
4.2.1 半導體量子點雙激子構成的兩個量子比特體系
4.2.2 理想雙激子體系中控制旋轉門CROT操作方案
4.2.3 實際雙激子體系中CROT操作的粒子數運動和實驗結果
4.3 利用量子交換操作實現兩個量子比特態上的粒子數交換
4.3.1 理想半導體量子點體系兩個量子比特態上的粒子數交換
4.3.2 V型體系在雙脈沖激發下的粒子數運動特性
4.3.3 兩個量子比特態上的粒子數交換操作實驗結果
4.4 半導體量子點中Deutsch-lozsa量子邏輯運算
4.4.1 單量子比特優化Deutsch-Iozsa算法的操控方案
4.4.2 單量子比特優化Deutsch-Jozsa算法的實驗結果
4.4.3 兩個量子比特常規Deutsch-Jozsa算法的操控方案
4.4.4 兩個量子比特優化Deutsch-Jozsa算法的操控方案
第5章 半導體量子點中激子自旋弛豫和自旋交換
引言
5.1 半導體量子點中能級解簡并與線偏振本征態及其激子自旋
5.2 半導體量子點中激子自旋弛豫特性
5.2.1 半導體量子點中激子自旋弛豫的實驗觀測
5.2.2 半導體量子點中激子自旋弛豫的外在機制分析
5.2.3 半導體量子點中激子自旋弛豫的內在機制分析
5.3 利用Uf控制門實現激子自旋交換
5.3.1 Uf控制門與類Deutsch量子邏輯運算
5.3.2 利用類Deutsch邏輯運算實現激子自旋交換
第6章 半導體量子點單光子發射
引言
6.1 光發射統計特性基本概念
6.2 連續激發下單光子發射
6.2.1 雙時歸一化二階自相關函數的量子力學形式
6.2.2 量子力學算符的期望值和量子回歸定理
6.2.3 歸一化二階自相關函數的穩態解
6.2.4 多個獨立量子點體系的歸一化二階自相關函數
6.3 脈沖激發下單光子發射
6.3.1 脈沖激發下二階自相關函數的定義
6.3.2 脈沖激發下粒子數運動方程
6.3.3 脈沖激發下二階自相關函數的運動方程
6.3.4 單光子發射效率
6.4 脈沖激發下交叉偏振單光子發射
6.4.1 V型多能級體系粒子數運動方程
6.4.2 V型多能級體系二階互相關函數運動方程
6.4.3 交叉偏振單光子發射
6.5 由脈沖激發過渡到連續激發
6.6 半導體量子點單光子發射實驗觀測
6.6.1 HBT光子相關度測量裝置
6.6.2 連續激發下歸一化二階自相關度的測量
6.6.3 脈沖激發下二階自相關函數的測量
第7章 半導體量子點級聯多光子發射
引言
7.1 單量子點中雙激子三能級體系級聯光子對的發射特性
7.1.1 雙激子三能級體系粒子數運動方程
7.1.2 雙激子三能級體系二階交叉相關函數運動方程
7.2 耦合量子點雙激子體系級聯光子對的發射特性
7.2.1 耦合量子點雙激子體系的粒子數運動方程
7.2.2 耦合量子點雙激子體系的二階交叉相關矢量運動方程
7.2.3 級聯發射與脈沖面積的關系
7.3 三激子體系級聯光子對的發射特性
7.3.1 三激子體系粒子數運動方程
7.3.2 三激子體系二階交叉相關函數運動方程
7.3.3 級聯發射與脈沖面積的關系
第8章 半導體量子點中可控糾纏光子對的發射
引言
8.1 “光子對”偏振糾纏基本概念
8.1.1 “光子對”偏振態偏振密度矩陣
8.1.2 光子偏振態的變換
8.1.3 光子偏振態偏振密度矩陣的測量
8.1.4 糾纏判據與糾纏度
8.2 半導體量子點雙激子體系能級結構
8.3 簡并雙激子體系糾纏光子發射特性
8.3.1 理想簡并雙激子體系糾纏光發射特性
8.3.2 自旋弛豫對二階互相關函數和糾纏度的影響
8.4 非簡并雙激子體系頻譜過濾與糾纏光發射
8.4.1 非簡并雙激子體系非糾纏光發射特性
8.4.2 非簡并雙激子體系頻譜過濾法產生糾纏光的原理
8.4.3 頻譜法分析譜過濾非簡并雙激子體系糾纏光發射
8.4.4 主方程法分析譜過濾非簡并雙激子體系糾纏光發射
附錄1.1 半導體量子點中量子計算和量子信息標志性實驗研究進展（2001—2006）
附錄2.1 單量子點能級結構示意圖以及單量子點探測技術
附錄3.1 含浸潤層和雙激子等多能級躍遷的粒子數運動方程
附錄4.1 激子一雙激子四能級體系激子動力學方程
附錄4.2 雙脈沖激發下V型三能級系統激子動力學方程
附錄5.1 含粒子數泄漏與Auger俘獲的激子自旋弛豫動力學方程
附錄6.1 量子回歸定理及其推論
附錄6.2 脈沖激發下簡單三能級體系二階相關函數運動方程
附錄6.3 脈沖激發下V型體系二階相關函數運動方程
附錄7.1 雙激子三能級體系二階相關函數運動方程
附錄7.2 脈沖激發下耦合量子點體系的二階相關函數運動方程
附錄7.3 激子-雙激子-三激子體系運動力學方程
附錄7.4 脈沖激發下激子-雙激子-三激子體系二階相關函數運動方程
附錄8.1 作者及其課題組發表的相關研究論文
展開全部
基于半導體量子點的量子計算與量子信息 節選
第1章 半導體量子點形貌結構特征
半導體量子點是指三維空間受限的半導體納米結構。納米尺度下的量子限制效應造成其類似原子的分立能級，因此，半導體量子點也被稱為“人工原子”。通過控制量子點的形狀和大小可以有效地調節其能級結構，從而極大地擴展了半導體器件的應用領域。近年來，半導體量子點在量子計算和量子信息方面的研究備受人們的關注，并且已經取得了一系列的重要進展。
半導體量子點的制備工藝和方法多種多樣，如由量子阱異質結構界面起伏漲落而自然形成的界面漲落型量子點(IFQDs)、分子束外延生長中應力造成的自組織量子點(SAQDs)、微納加工刻蝕形成的量子點以及化學方法合成的量子點，等等。前三種方法直接將量子點生長和加工在半導體芯片上，有利于其集成器件的研究和應用。本章共四節，分別簡要介紹界面漲落量子點、自組織量子點、耦合量子點以及微腔中的量子點的形貌結構特征。
1.1 界面漲落量子點
界面漲落型量子點(IFQDs)*初是在半導體量子阱異質界面觀察到的。……
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