Quantum computation with two-electron spins in semi-conductor quantum dots

Julkaisun otsikon käännös: Kvanttilaskenta käyttäen kahden elektronin spini-tiloja puolijohdekvanttipisteissä

Tuukka Hiltunen

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Kvanttitietokone hyödyntäisi kvantti-ilmiöitä, kuten superpositiota ja lomittumista ja mahdollistaisi tiettyjen nykyisille klassisille tietokoneille vaikeiden ongelmien ratkaisemisen. Suuren mittakaavan kvanttilaskenta saattaisi muuttaa yhteiskuntaamme yhtä perustavalla tavalla kuin digitaalisen tietokoneen keksiminen 1900-luvulla. Toimivaan ison mittakaavan kvanttitietokoneeseen on kuitenkin yhä matkaa, ja on useita teoreettisia ja käytännöllisiä ongelmia, jotka täytyy ratkaista ennen kuin tästä tulee todellisuutta. Klassisessa tietokoneessa data tallennetaan bitteihin. Bitin kvanttivastinetta kutsutaan kubitiksi. Se on kvanttimekaaninen kaksitasosysteemi, joka voi olla ominaistilojensa superpositiossa. Kubitti voidaan realisoida monessa erilaisessa systeemissä. Yksi lupaavimmista ehdotuksista on käyttää puolijohdekvanttipisteisiin vangittujen elektronien spinejä kubitin pohjana. Jos kubitin tilat muodostuvat kahden elektronin spin-ominaistiloista, kubittia kutsutaan singletti-tripletti kubitiksi. Universaaliin kvanttilaskentaan tarvittavat yksi- ja kaksikubittioperaatiot on jo toteutettu kokeellisesti singletti-tripletti kubiteilla. Suuren mittakaavan kubittisysteemien implementoimista estävät tällä hetkellä ennen kaikkea dekoherenssi-ilmiöt. Kubitit eivät ole eristettyjä systeemejä; ne vuorovaikuttavat ympäristönsä kanssa, mikä johtaa kvantti-informaation katoamiseen. Muutaman elektronin systeemejä voidaan mallintaa tarkoilla yksittäisten elektronien tasolla toimivilla malleilla. Monet tällaiset mallit ovat liian kompleksisia laskennallisesti suurempien systeemien simuloimiseen, mutta soveltuvat hyvin esimerkiksi muutaman singletti-tripletti kubitin tapaukseen. Tämän väitöskirjan aihe kvanttipiste singletti-tripletti kubittien mallintaminen käyttäen tarkkoja ns. exact diagonalization-metodeita. Painopiste on yksi- ja monikubittioperaatioiden tarkassa kuvaamisessa. Myös dekoherenssi-ilmiöitä ja tiettyjä ratkaisuja niiden helpottamiseksi käsitellään.
Julkaisun otsikon käännösKvanttilaskenta käyttäen kahden elektronin spini-tiloja puolijohdekvanttipisteissä
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Nieminen, Risto, Vastuuprofessori
  • Harju, Ari, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-6199-3
Sähköinen ISBN978-952-60-6200-6
TilaJulkaistu - 2015
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • kvanttilaskenta
  • spin-kubitti
  • lomittuminen
  • dekoherenssi
  • CI-metodi
  • Hubbardin malli

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Kvanttilaskenta käyttäen kahden elektronin spini-tiloja puolijohdekvanttipisteissä'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä