量子糾纏態之研究

Abstract

在研究量子訊息與量子計算機之傳輸、儲存與讀取過程中，量子訊息之處理是 很重要的工作，而處理量子訊息時，例如量子視訊傳輸、量子資據之壓縮及量子密碼之 加密解密等，則均有賴於是否能以最大量子糾纏態在傳送者與接受者之間的量子通道中 傳送。糾纏態的產生相當多元化，例如在微空腔中的兩個量子點系統，即可因空腔中光 子熱庫的引發而產生，另外，如兩個原子系統共同分享了光子熱庫，則這兩個原子也有 機會形成糾纏態。此外，由於奈米技術的快速進展，固態物理學家們更可以在 Gate-controlled 且距離甚遠的的兩個量子點中，透過Kondo 效應(RKKY 交互作用)形 成遠距離電子自旋的糾纏態。有鑒於糾纏態物理成因的多樣性以及其在量子資訊科學上 的應用價值，我們將從不同的物理系統出發，探討糾纏態的形成方式及其可操控性。本 計畫將包涵實驗與理論部分共三個子題： (1) CdSe/ZnS 量子點的超輻射現象及其在空腔中糾纏態的產生與純化 (2) 超快雷射下轉動分子間的糾纏態 (3) 量子點在Kondo 效應極限區域伴隨自旋反轉的傳輸現象 在第1 子題中，我們將測量極少數CdSe/ZnS 量子點的超輻射現象，利用光學攝子及化 學合成的CdSe/ZnS 量子點，使能觀測極少數量子點的超輻射現象，並量量子點中激子 衰變之衰變率及頻率遷移。我們也將發展出一套如何在空腔中產生糾纏態與如何將之純 化的理論，並配合實驗。 在第2 子題中，我們將研究超快雷射照射下轉動分子間的糾纏態如何產生的機制，並研 究如何使得糾纏態達到最大糾纏。 在第3 子題中，我們將研究量子點在伴隨有spin flip 效應發生時的傳輸情形。並將 之延伸到多量子點結構的情形。 上述三個子題將各分三年進行。 表