发布时间 : 星期五 文章固态量子逻辑门的物理实现 - 图文更新完毕开始阅读
通过精细的调节图（6）中L，R，T等门电极上的电压，可以实现每个量子点中分别只有一个电子。这样整个系统有两个电子，这类似于一个氢分子，这种情况比单电子情形要复杂许多。可以用电子的轨道态和自旋态来标记，并用图（7）中的图像来表述两电子态。
自旋反对称的两电子态我们称之为自旋单重态：电子态称为三重态（有三种态，分别是
，
塞曼能
。
，
，和
，而自旋对称的两态）：
，
，在一定的磁场下，这三个态可以被批裂开，大小为
当两个电子填充到这两个态的时候，可以得到自旋单重态的基态和自旋三重态的第一激发态。如果只考虑存在单重态基态和三重态第一激发态的情形，那么可以通过海森堡哈密顿量
来表达两个自旋和之间的相互作用（如图
7所示）。这样一个表述中，J是三重态和单重态基态之间的能量差，这个量依赖于双量子点的轨道态。理论计算表明，通过门电压改变两个波函数的交迭，就可以改变两个量子点之间的隧穿几率，从而改变J。
海森堡哈密顿量产生的一个随时间变化的过程，可以定义为一个么正演化算
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符（这里T是时序算子）。如果J作为一段时间??使得，这样两个自旋态就发生交换，这被称为SWAP门操作。如
果作用更短的时间，这被称为门操作。人们已经知道，门操作与
比特操作联合起来可以完成CNOT门操作，这样通过门电极上的电压控制量子点间的隧穿势垒，可以实现量子计算的几个最基础的逻辑操作。
在Marcus研究组的试验中，他们首先制备了量子点上的自旋单态和三态，并进一步给电极上施加电压脉冲，在180ps时间内实现了自旋量子比特的门操作，如图8所示。这是第一次在半导体器件中实现了自旋量子比特的量子逻辑门操作。
结 论
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在本节中我们利用宏观可测的自旋磁化率作为一种纠缠判据，研究了一维混合自旋链中的纠缠特性。基于这种可测量的纠缠判据，可以得到系统的特征温度。当系统低该此温度时，系统所处的热平衡态就是一个纠缠态。特征温度几乎正比于混合自旋数S和相互作用强度J。利用实验参数，我们通过数值计算了得到了一些实际物质的特征温度。同时，我们推导了磁化率判据和理论纠缠判据的关系，发现磁化率判据为理论纠缠判据提供了一个下限。在一定程度上，人们可以利用磁化率的测量数据间接地度量系统态的纠缠。对于具有大量粒子数的真实固态材料，它的宏观磁性性质可以反映出低温下的热纠缠现象。通常在低温条件下，一维模型在描述系统哈密顿量时具有一定的局限性。所以，在很低的温度范围内，用磁化率度量出的纠缠值与理论判据的数值相差较大。我们近似地分析了真实固态系统中存在纠缠，从而有可能为量子计算和量子通讯提供所需要的纠缠资源。
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致 谢
本文从选题的确定，论文的写作、修改到最后定稿，我都得到了郝老师的悉心指导。老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，严格把关，循循善诱，老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，深深地感染和激励着我。正是郝老师的无私帮助和热忱鼓励，我的毕业论文才得以顺利的完成。
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