人工固態(tài)微結(jié)構(gòu)中相干操縱實驗研究：從氮-空位缺陷到微納機械振子.pdf

1、量子系統(tǒng)的相干操縱在量子信息處理和精密測量領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用，是當代基礎(chǔ)科學(xué)和工程技術(shù)的重大挑戰(zhàn)。固態(tài)量子系統(tǒng)如氮-空位缺陷，量子點，超導(dǎo)器件都是最有希望實現(xiàn)實用量子計算的系統(tǒng)。同時，最近微納機械振子引起了研究人員的廣泛興趣。主要是因為機械振子超長的相干時間以及利用納米加工技術(shù)很容易和固態(tài)量子體系集成在一起。
　　機械振子和固態(tài)自旋的耦合系統(tǒng)的優(yōu)勢在于：
　　(1)機械振子可以作為探針為固態(tài)自旋量子態(tài)的讀出提供新方法。

2、>　　(2)固態(tài)自旋也可以用來制備和研究機械振子的非經(jīng)典態(tài)。
　　(3)機械振子可以充當量子傳感器，耦合遠距離的固態(tài)自旋。然而上述研究都離不開一個先決條件，我們必須實現(xiàn)對上述體系有效的相干操縱。
　　本論文主要介紹我們在氮-空位缺陷和微納機械振子中相干操縱的實驗研究，尤其是朗道-齊納動力學(xué)，耦合力學(xué)系統(tǒng)和宏觀非線性振子。這些實驗進展為我們未來研究混合量子計算提供了基礎(chǔ)。
　　1.在金剛石中的單電子自旋中，我們實驗展示超

3、過100次朗道-齊納隧穿形成的拉比振蕩。這為強驅(qū)動物理下的相干操縱提供了新的方法。
　　2.我們研究了耦合機械振子中的相干操縱，如位移傳遞測量，兩能級的拉比振蕩。我們還在耦合振子的陣列中實驗演示了非互易性的振動信號傳輸。這些結(jié)果為以后在力學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)量子相干操縱提供了新的思路。
　　3.我們提出并實驗研究了單個化學(xué)鍵作用力在宏觀力學(xué)系統(tǒng)中產(chǎn)生的超強非線性效應(yīng)。并觀測到了由熱噪聲誘導(dǎo)的力學(xué)雙穩(wěn)態(tài)的躍遷。這一技術(shù)有望進一步提高，并