科研体系

2. 新型非掺杂砷化镓和硅锗异质结量子比特的制备和操控研究。

    传统的砷化镓量子点是基于掺杂的砷化镓铝异质结中的二维电子气上形成的。由于掺杂不可避免的削弱电子电荷和自旋的稳定性，从而增加了量子比特受到掺杂电子电荷噪声的影响，缩短了量子比特的弛豫时间，加快了量子比特的的退相干过程。以解决上述问题为目标，分别采用非掺杂GaAs和SiGe异质结进行新型双层结构量子点器件的设计和制备，减小电荷噪声的影响，排除核自旋的影响，延长量子比特的退相干时间，实现单电子电荷和自旋量子比特的制备、测量和操控。新型量子点器件是继承传统量子点器件可集成性等优势的同时，又具有高迁移率、强稳定性的增强型量子点研究体系，是实现多量子比特耦合的基础。

    基于非掺杂砷化镓异质结的电荷量子比特和基于非掺杂SiGe异质结的电子自旋量子比特研究都是相关研究中的新兴热门领域，特别是基于SiGe量子点的自旋量子比特由于其没有核自旋，具有较长的量子退相干时间。我们研究团队成功制备了两种材料的双量子点器件，完成了砷化镓量子点的表征和电子弛豫时间以及退相干时间的测量，正在开展进一步的实验研究。

    图示为新型非掺杂砷化镓和硅锗双量子点样品的结构图和实验测量。

相关文献：
1.Hai-Ou Li. et al. Fabrication and characterization of an undoped GaAs/AlGaAs quantum dot device，Journal of Applied Physics 116, 174504 (2014)
2.S. J. MacLeodL. A. Tracy. et al. Few-hole double quantum dot in an undoped GaAsAlGaAs heterostructure, Applied Physics Letters 104, 012114 (2014). 
3.Kawakami. et al. Electrical control of a long-lived spin qubit in a Si/SiGe quantum dot,   Nature nanotechnology . 9 666-670 (2014) .
3.Maune, B. M.Borselli, M. G. et al. Coherent singlet-triplet oscillations in a silicon-based double quantum dot, Nature 481,344-347 (2012).
4.Wang, K. Payette, C. et al. Charge Relaxation in a Single-Electron Si/SiGe Double Quantum Dot, Phys. Rev. Lett. 111, 046801 (2013).