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石墨烯可扩展门型量子点中自旋量子比特的实现与操控研究

批准号:
10934006
项目类别:
重点项目
资助金额:
200.0 万元
负责人:
郭国平
依托单位:
学科分类:
量子计算与量子通信
结题年份:
2013
批准年份:
2009
项目状态:
已结题
项目参与者:
涂涛、汪成友、姜弘文、任希锋、周诚、汪林俊、曹刚、李海鸥、郝晓杰

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
为了在固态体系中实现量子计算,同时考虑到与现有纳米加工技术的继承和兼容,半导体可扩展门型量子点被认为是未来实现量子计算机最重要的物理载体之一,而如何有效控制比特的量子相干特性一直是该领域最受瞩目的关键科学问题。新型材料石墨烯具有克服消相干影响的独特优势,其中的电子有效质量小,自旋轨道效应微弱,没有核自旋的影响,这些因素有效的延长了电子自旋的相干时间。本项目将围绕基于石墨烯可扩展门型量子点量子计算问题,利用我们已有的纳米加工平台和极低温量子输运测量技术,在石墨烯上制备出性能良好的可扩展门型量子点,并对量子点的电荷状态和电子自旋状态进行测量和控制,研究石墨烯中电子自旋的消相干特性,实现石墨烯量子点自旋量子比特的制备、操控和测量,推动固态量子信息的硬件研究。
英文摘要
按照计划书中预定的研究内容,在石墨烯这一新型材料的量子元器件研究方面取得了多项重要进展,圆满地完成了项目计划书中预定的研究目标,1)探索开发了石墨烯量子元器件的设计方案和制造流程,形成了一套成品率较高、而且具有自己独特优势的制备技术和加工工艺,成功制造出石墨烯单量子点、双量子点、量子点+超导电极作为纠缠源、单电子测量器、量子点+超导谐振腔作为量子数据总线等一系列元器件;2)利用全电学手段对石墨烯量子元器件进行量子调控的系统研究,掌握了精细调节门电极控制量子器件上单电子状态、电子状态之间的耦合和纠缠、电子状态的高灵敏度读取的规律和方法;3)在自主设计制备的石墨烯量子点与超导谐振腔复合结构中,首次测定了石墨烯双量子点激发态的量子相位相干时间T2,开发了金属电极直接束缚和调节石墨烯量子点的新结构和新工艺;为石墨烯量子信息处理器和其他石墨烯纳米电子学元器件的研究奠定了鉴定的基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1142/s0217984913500085
发表时间: 2009-11
期刊: arXiv: Mesoscale and Nanoscale Physics
影响因子: --
作者: [Q. Ma;T. Tu;Zhirong Lin;Guang-can Guo;G. Guo]
通讯作者: Q. Ma;T. Tu;Zhirong Lin;Guang-can Guo;G. Guo
Encoding photonic angular momentum information onto surface plasmon polaritons with plasmonic lens
使用等离子体透镜将光子角动量信息编码到表面等离子体激元上
DOI: 10.1364/oe.20.024151
发表时间: 2012-10-22
期刊: OPTICS EXPRESS
影响因子: 3.8
作者: [Liu, Aiping, Rui, Guanghao, Guo, Guoping]
通讯作者: Guo, Guoping
Gates controlled parallel-coupled double quantum dot on both single layer and bilayer graphene
单层和双层石墨烯上的门控并行耦合双量子点
DOI: 10.1063/1.3638471
发表时间: 2011-04
期刊: Applied Physics Letters
影响因子: 4
作者: [Wang, Lin-Jun, Guo, Guo-Ping, Wei, Da, Cao, Gang, Tu, Tao, Xiao, Ming, Guo, Guang-Can, Chang, A. M.]
通讯作者: Chang, A. M.
SUBSTRATE MODULATED GRAPHENE QUANTUM DOTS
基底调制石墨烯量子点
DOI: --
发表时间: 2012
期刊: Modern Physics Letters B
影响因子: 1.9
作者: [Ma Q, Tu Tao, Wang Li, Li HaiOu, Lin ZhiRong, Xiao Ming, Guo GuoPing]
通讯作者: Guo GuoPing
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    面向量子计算的低温电子学器件的物理基础研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      重点项目
    • 资助金额:
      320万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      郭国平
    • 依托单位:
    SiGe射频单电子晶体管静电计对单量子态的超快超灵敏探测和操控研究
    • 批准号:
      91121014
    • 项目类别:
      重大研究计划
    • 资助金额:
      80.0万元
    • 批准年份:
      2011
    • 负责人:
      郭国平
    • 依托单位:
    GaAs/GaAlAs双子带二维电子系统中的量子输运实验研究
    • 批准号:
      10874163
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      35.0万元
    • 批准年份:
      2008
    • 负责人:
      郭国平
    • 依托单位:
    量子光场与表面等离激元的相互作用研究
    • 批准号:
      10604052
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      43.0万元
    • 批准年份:
      2006
    • 负责人:
      郭国平
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金