量子糾纏態建立、純化、及相關應用之研究

Abstract

本計劃著眼於奈米尺寸量子元件及材料的光電特性及應用與量子資訊原理的研 究。諸如量子點，量子環，電子自旋元件的光電特性，量測原理及其在量子資訊上的運 用。在量子點方面的研究，我們將研究多量子點系統的光電性質及其在測量原理上的特 性。在多量子點的光電特性上，我們將討論量子點間交互作用，包含電子-光子交互作 用及庫倫交互作用等對電流的影響。對於量子點的光性測量，我們將研究多量子點系統 的螢光特性，及由多量子點所構成的強關聯自發輻射效應，即多量子點系統的超輻射現 象。此外我們也研究多量子點系統與光或聲子交互作用下的電子傳輸現象。在量子點的 電性測量上，我們著眼於系統，環境與測量裝置間的交互作用。希望藉由電性的量測， 可以推估物理元件系統，環境，以及量測系統的狀態。我們希望能藉由對多量子點系統 的物理特性研究，提供在量子資訊系統上所可能遭遇或必須瞭解的物理特性並瞭解當這 些多量子點系統運用在量子資訊時所可能發生的物理現象。在量子環的研究中，我們將 著眼於自旋-軌道交互作用所引起的干涉效應在低溫下對電子傳輸現象的影響。 在量子資訊理論方面的研究上，我們將討論量子糾纏態中量子關連性的物理意義， 由此，一方面我們可以探討量子力學的基礎議題: Eistein-Podolsky-Rosen paradox 與隱變 數理論 ，以及相關議題的延伸。另一方面，可以探究多量子位元量子態的偵測，此研 究有助於以最少的實驗資源，判別實驗中所製造出的量子態是否為一個genuine 多量子 位元糾纏態。目前量子力學的基礎議題-廣義貝爾不等式的建立及多位元糾纏態偵測仍 缺乏基礎理論，然而，這二點對深入瞭解量子糾纏態的共通性而言，是十分重要的。所 以，此二點為本計畫另一主題的研究目的，希冀透過此探究，能接近糾纏物理的核心， 並完成更廣泛的量子資訊之應用。